2021版新高考选考生物一轮复习通用版学案：加强提升课（2）　辨析“三率”及“三率”测定的5种实验模型　高效作业知能提升

1．(2020·福建厦门期末)右图为测定细胞代谢相关速率的实验装置。下列叙述正确的是(　　)A．测定植株的呼吸速率时，应在黑暗条件下进行B．测定植株的呼吸速率时，小烧杯的液体应为清水C．直接测定植株总光合速率时，小烧杯的液体应为NaHCO3溶液D．测定植株的净光合速率时，应在光下进行，且小烧杯的液体应为NaOH溶液解析：选A。若要测定植株的呼吸速率，需排除光合作用的影响，实验装置应置于黑暗条件下，烧杯内的液体应为NaOH溶液，A正确，B错误；若要测定实际光合速率，则需要分别测定净光合速率和呼吸速率，测呼吸速率时烧杯内的液体应为NaOH溶液，测净光合速率时烧杯内的液体应为NaHCO3溶液，C、D错误。2．(2020·江西九江联考)取三个玻璃瓶，两个用黑胶布包上，并包以锡箔，记为A、B瓶，另一个白瓶记为C瓶，其中B、C瓶中放入长势良好的同种植物。从待测的水体深度取水，保留A瓶以测定水中原来的溶氧量(初始值)。将B、C瓶沉入取水深度，经过一段时间，将其取出，并进行溶氧量的测定。下列叙述错误的是(　　)A．有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量为有氧呼吸量B．有初始值的情况下，白瓶中氧气的增加量为净光合作用量C．没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有氧气量与黑瓶中测得的现有氧气量之和即总光合作用量D．没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有氧气量与黑瓶中测得的现有氧气量之差即总光合作用量解析：选C。黑瓶B中的植物只能进行呼吸作用，不能进行光合作用，在有初始值的情况下，氧气的减少量为有氧呼吸量，A正确；白瓶C中的植物光合作用和呼吸作用都可进行，有初始值的情况下，白瓶中氧气的增加量为净光合作用量，B正确；黑瓶中的氧气变化量为有氧呼吸的消耗量，白瓶中的氧气变化量是光合作用与有氧呼吸的差值，因此在没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有氧气量与黑瓶中测得的现有氧气量之差为总光合作用量，C错误，D正确。3．(2020·福建福州高三上学期期中)图甲为研究光合作用的实验装置。用打孔器在某植物的叶片上打出多个叶圆片，再用气泵抽出气体直至叶片沉入水底，然后将等量的叶圆片转至不同浓度的NaHCO3溶液中，给予一定的光照，测量每个培养皿中叶圆片上浮至液面所用的平均时间(见图乙), 以研究光合作用速率与NaHCO3溶液浓度的关系。下列有关分析正确的是(　　)A．在AB段，随着NaHCO3溶液浓度的增加，光合作用速率逐渐减小B．在BC段，单独增加光照或温度或NaHCO3溶液浓度，都可以缩短叶圆片上浮的时间C．因配制的NaHCO3溶液中不含氧气，所以整个实验过程中叶圆片不能进行细胞呼吸D．在C点以后，随NaHCO3溶液浓度升高，叶肉细胞光合作用强度下降解析：选D。AB段随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶圆片上浮至液面所用的时间不断缩短，说明氧气生成速率不断提高，因此光合作用速率逐渐增加，A错误；无法确定题中的光照和温度是否为最适的光照强度和最适温度，若BC段单独增加光照强度或温度，光合速率的变化无法预测，叶圆片上浮至液面的时间也无法确定，B错误；光合作用产生氧气，叶肉细胞可以进行有氧呼吸，C错误；C点以后叶圆片上浮至液面所用的时间不断增加，是由于外界溶液浓度太高，导致植物的叶肉细胞失水，影响了叶肉细胞的代谢，使细胞光合速率下降，D正确。4．(2020·山东济宁检测)将若干生长状况相同的某植株平均分成6组，设置不同的温度，每组黑暗处理6 h，然后给予适宜白光照射6 h，在暗处理后和光照后分别截取同等面积的叶圆片，烘干称重，获得下表数据。请根据表中数据分析，下列有关说法正确的是(　　)温度(℃)152025303540黑暗后叶圆片干重(mg/dm2)4.254.003.502.752.001.50光照后叶圆片干重(mg/dm2)6.006.506.756.505.504.50A．若每天交替光照、黑暗各12 h，则30 ℃时该植物积累的有机物最多B．若昼夜不停地光照，则25 ℃时为该植物生长的最适宜温度C．若将实验中白光突然改为强度相同的红光，则短时间内，植株叶绿体中C3含量上升D．该实验结果由于缺乏黑暗处理前的叶圆片的干重数据，故无法得出呼吸量的数据解析：选D。每天交替光照、黑暗各12 h，该植物积累的有机物应为光照时积累的有机物减去黑暗中消耗的有机物，设处理前叶圆片干重为X mg/dm2，则各温度下X mg/dm2与黑暗后叶圆片干重的差值代表呼吸作用消耗的有机物，光照后叶圆片干重与黑暗后叶圆片干重之差代表光照时积累的有机物，25 ℃时该植物积累的有机物为光照时的积累量－黑暗时的消耗量＝V净·t光－V呼·t暗＝×12－×12＝13.5－2X，同理，30 ℃时该植株积累的有机物量为13－2X，因此25 ℃时该植物积累的有机物最多，A错误，D正确；昼夜不停地光照，设时间为t，30 ℃时光照时积累的有机物最多，即有机物积累量＝V净·t＝×t＝，同理，25 ℃时有机物积累量为，25 ℃不是该植物生长的最适宜温度，B错误；红光有利于光反应产生较多的ATP、[H]，利于C3的还原，将实验中白光突然改为强度相同的红光，则短时间内，植株叶绿体中C3的含量下降，C错误。5．对某植物做如下处理：甲持续光照20 min，黑暗处理20 min，乙先光照5 s后再黑暗处理5 s，连续交替40 min。若其他条件不变，则在甲、乙两种情况下植物光合作用所制造的O2和合成的有机物总量符合下列哪项(　　)A．O2：甲<乙，有机物：甲＝乙B．O2：甲＝乙，有机物：甲＝乙C．O2：甲<乙，有机物：甲<乙D．O2：甲＝乙，有机物：甲<乙解析：选D。甲、乙光反应时间相同，产生的O2相等，但交替光照下，乙条件下暗反应及时消耗了ATP和[H]，为下一次的光照时间内光反应提供了充足的ADP、Pi和NADP＋等，所以相同时间内乙合成有机物的总量大于甲。6．(不定项)将某株植物置于CO2浓度适宜、水分充足、光照强度合适的环境中，测定其在不同温度下的光合作用强度和细胞呼吸强度，得到如图所示的结果。下列叙述正确的是(　　)A．若每天的日照时间相同，则该植物在15 ℃的环境中积累有机物的速率最快B．若每天的日照时间少于12 h，相比于5 ℃，该植物在25 ℃环境中生长更快C．若每天的日照时间为12 h，则该植物在35 ℃环境中无法生存D．由图可知，在一定的温度范围内，温度变化对该植物的细胞呼吸可能没有影响解析：选ACD。要判断植物有机物积累的速率是否最快，则需要判断植物的净光合速率是否最大，净光合速率＝光合速率－呼吸速率，分析题图可知，15 ℃时该植物的净光合速率最大，故该植物在15 ℃时积累有机物的速率最快，A正确。设每天光照时间为x h，则5 ℃时，一昼夜积累的有机物为Y1＝4x－1×24, 25 ℃时，一昼夜积累的有机物为Y2＝6x－2×24，则光照12 h时，Y1＝Y2。若x>12，Y1<Y2。若0<x<12，Y1>Y2，由此可知日照时间少于12 h，相比于25 ℃，5 ℃下植物生长更快，B错误。每天光照12 h，35 ℃时，植物有机物的积累量＝5×12－3×24，为负值，该植物无法生存，C正确。分析题图知，该植物在5 ℃和15 ℃时的呼吸速率相同，可推测在一定的温度范围内(5～15 ℃)，温度变化对该植物的细胞呼吸可能没有影响，D正确。7．(2020·湖南衡阳一模)图甲为某校生物兴趣小组探究光照强度和CO2浓度对小球藻光合作用强度影响的实验装置示意图，图乙为所测得的结果。据图分析，回答下列问题：(1)请写出本实验的自变量_____________________________。(2)F点的含义是______________________________________。(3)图乙中EF段________不再成为限制光合作用速率的主要环境因素。(4)若C处突然关闭台灯，叶绿体中三碳化合物的含量短期内将如何变化？________。(5)图甲所示装置无法测得小球藻的O2产生量，原因是_______________________。解析：(1)小球藻与台灯的距离表示不同的光照强度，不同的CO2缓冲液提供不同的CO2浓度，所以本实验的自变量有不同的光照强度和CO2浓度。(2)图乙中，随着台灯与小球藻距离增大，光照强度减弱，F点O2的释放量为0，此时光合作用速率等于细胞呼吸速率。(3)图乙中，E点之前两条曲线的O2释放量不同，是因为CO2浓度不同，E点之后，两曲线的O2释放量重合，说明CO2浓度不再是限制因素。(4)若在C点即光饱和点突然关闭台灯，光照强度下降，短期内光反应产生的[H]和ATP减少，C3的还原减慢，CO2的固定几乎不变，故C3的含量增多。(5)图甲所示的装置中，光照条件下，植物同时进行呼吸作用和光合作用，光合作用产生O2，呼吸作用消耗O2，故只能测出O2的释放量即净光合速率，而无法测出O2的产生量即实际的光合速率。答案：(1)光照强度和CO2浓度　(2)该光照强度时小球藻光合作用速率等于呼吸作用速率　(3)CO2浓度(4)增多　(5)小球藻细胞呼吸要消耗一部分O28．下图甲为适宜温度下衣藻的O2释放速率与光照强度的关系；在适宜温度下，将衣藻置于密闭玻璃容器中，每2 h测一次CO2浓度的相对值(假设细胞呼吸强度恒定)，结果如图乙所示。回答下列问题：(1)据图甲判断，光照强度相对值低于4时，影响衣藻光合作用的主要因素是________________。图甲中光照强度相对值为7时，要使衣藻的光合作用强度升高，可以考虑的措施是提高______________(填“CO2浓度”“光照强度”或“温度”)。(2)图乙所示实验中有两个小时是没有光照的，这个时间段最可能为________h。(3)图乙实验过程中4～6 h平均光照强度_____(填“小于”“等于”或“大于”)8～10 h平均光照强度，判断依据是两时间段内细胞呼吸强度相等，但是___________________。解析：(1)分析图甲，光照强度大于4时，O2的释放速率还在增加，说明光照强度为4时，影响衣藻光合作用的主要因素是光照强度。根据题图可知，光照强度相对值为7和8时，O2的释放速率相等，说明光照强度相对值为7时，限制衣藻光合作用的因素不是光照强度，据题干信息可知，图甲是在适宜温度下测得的结果，故此时要提高光合作用强度，需要提高CO2浓度。(2)分析图乙，在0～4 h CO2浓度上升，说明在此时间段内光合作用强度小于呼吸作用强度，从而导致CO2浓度增加，在2～4 h，CO2浓度上升的幅度较大，推断该时间段可能是没有光照，只存在呼吸作用。(3)两时间段内细胞呼吸强度相等，由题图可知4～6 h和8～10 h内密闭玻璃容器CO2浓度均未发生变化，且4～6 h密闭玻璃容器中CO2浓度高于8～10 h的CO2浓度，故8～10 h平均光合作用速率等于4～6 h平均光合速率，8～10 h平均光照强度高于4～6 h平均光照强度。答案：(1)光照强度　CO2浓度　(2)2～4　(3)小于　容器内4～6 h CO2浓度较高9．植物光合作用合成的糖类会从叶肉经果柄运输到果实。在夏季晴朗的白天，某科研人员用14CO2供给某种绿色植物的叶片进行光合作用，一段时间后测定叶肉、果柄和果实中糖类的放射性强度，结果如表所示。回答下列问题：不同部位放射性强度(相对值)葡萄糖果糖蔗糖叶肉36428果柄很低很低41果实363626(1)本实验在探究糖类的运行和变化规律时运用了__________________法。(2)推测光合作用合成的糖类主要是以________(填“葡萄糖”“果糖”或“蔗糖”)的形式从叶肉运输到果实，理由是____________________________________________。(3)与果柄相比，果实中蔗糖的放射性强度下降的原因是_____________________。(4)在上述实验中，如果在植物进行光合作用一段时间后突然停止光照，同时使植物所处的温度下降至2 ℃，短时间内该植物叶肉细胞中14C3的放射性强度基本不变，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)根据题意可知，本实验在探究糖类的运行和变化规律时运用了放射性同位素标记法。(2)根据题表可知，果柄中蔗糖的放射性强度较高，而葡萄糖和果糖的放射性强度很低，说明光合作用合成的糖类主要是以蔗糖的形式从叶肉运输到果实。(3)与果柄相比，果实中蔗糖的放射性强度下降的原因是果实中有一部分蔗糖分解成了葡萄糖和果糖。(4)在植物进行光合作用一段时间后，突然停止光照，同时使植物所处的温度下降至2 ℃，则ATP和[H]的含量下降，14C3的还原速率下降；低温可抑制光合作用有关酶的活性，CO2的固定速率下降，即14C3的消耗速率与合成速率均下降，短时间内该植物叶肉细胞中14C3的放射性强度基本不变。答案：(1)同位素标记　(2)蔗糖　果柄中蔗糖的放射性强度较高，而葡萄糖和果糖的放射性强度很低　(3)果实中有一部分蔗糖分解成了葡萄糖和果糖　(4)停止光照，NADPH和ATP的含量降低，低温又抑制了酶的活性，导致C3的消耗速率与合成速率均减慢，短时间内该植物叶肉细胞中C3的放射性强度基本不变10．为探究影响黑藻光合作用强度的环境因素，某小组设计了如下“迷你实验”装置，回答下列问题：(1)在可乐瓶里加入100 g黑藻，然后加入0.01 g/mL碳酸氢钠溶液至满，将②⑤夹紧，④松开，在适宜光照等条件下，可通过测定__________________________来定量表示净光合速率，依据的原理是___________________________________________________________。(2)CO2浓度可直接影响光合作用过程的__________________阶段。用该装置探究CO2浓度对光合作用强度的影响时，随着碳酸氢钠溶液浓度的增加，净光合速率变化的趋势是________________________________________________________________________。(3)利用该装置，还可以探究_________________________________________(答出两点即可)对黑藻光合作用强度的影响。解析：(1)由装置可知，将②⑤夹紧，④松开，在适宜光照等条件下，黑藻光合速率大于呼吸速率，释放的O2可使可乐瓶中液体排到量筒中。故可通过测定单位时间内收集到的液体体积来定量表示净光合速率。(2)CO2浓度可直接影响光合作用的暗反应阶段。用该装置探究CO2浓度对光合作用强度的影响时，随着碳酸氢钠溶液浓度的增加，CO2浓度增加，暗反应加快，当CO2浓度达到CO2饱和点后，暗反应速率不变，当碳酸氢钠溶液浓度超过一定值后，可能会导致黑藻发生渗透失水，影响了其生理活动，光合速率下降，故随着碳酸氢钠溶液浓度的增加，净光合速率变化的趋势是先增加，趋于稳定后再降低。(3)利用该装置，还可以探究光照强度、光质、温度等对黑藻光合作用强度的影响。答案：(1)单位时间内收集到的液体体积　适宜光照等条件下，黑藻光合速率大于呼吸速率，释放的O2可使可乐瓶中的液体排出到量筒　(2)暗反应　先增加，趋于稳定后再降低　(3)光照强度、光质、温度等11．半叶法是总光合速率测定的常用方法，其一般实验步骤：①用刀片将叶柄的外皮环割处理，切断韧皮部的物质(如有机物)运输，但不切断木质部的导管；②选择对称性较好的叶片，沿中央叶脉一半遮光，另一半不做任何处理；③经一段时间(T)适宜的光照后，剪下叶片并将两半对应部位叠在一起，用大小适当的打孔器在叶片的中部打下相同叶面积(A)的叶片，经烘干后分别称重，遮光部分干重记为W1，曝光部分干重记为W2；④计算总光合速率。(1)光照处理之前将叶柄的外皮环割处理，其目的是_________________________。(2)根据半叶法的实验步骤及实验记录整理出用有机物表示总光合速率的计算公式：单位叶面积的总光合速率＝________(用题中的字母表示)。(3)重复以上实验，同时将步骤③改为将叶片剪下经酒精脱色处理后滴加碘液，比较遮光部分与曝光部分是否变蓝。该实验________(填“能”或“不能”)说明叶片在光下生成了淀粉，理由是_______________________________________________________。解析：(1)已知植物的木质部中导管主要运输水和无机盐，而韧皮部中筛管主要运输糖类等有机物。将叶柄的外皮环割处理的结果是切断了糖类(光合作用产物)等有机物的运输，没有切断水和无机盐的运输。因此，环割的目的是防止光合产物输出而影响叶片的干重变化。(2)本小题求的是“单位叶面积的总光合速率”，此处需要分别得出总光合作用量(用有机物产生量表示)、叶面积和时间，即总光合作用量＝W2－W1，单位叶面积的总光合速率＝总光合作用量/(叶面积×时间)＝(W2－W1)/(A×T)。(3)先对植物进行暗处理(饥饿处理)后，再进行遮光和曝光处理，才能说明叶片在光下产生了淀粉，本题中叶片事先没有经过暗处理，无法排除叶片中原有淀粉的影响。答案：(1)阻止韧皮部将光合作用的产物运出叶片而影响实验结果　(2)(W2－W1)/(A×T)　(3)不能　叶片事先没有经过暗处理，无法排除叶片中原有淀粉的影响12．将小球藻放在加有适宜培养液的大试管中，以人工白炽灯为光源，先将试管与白炽灯之间的距离定为a，每隔一段时间改变白炽灯与大试管之间的距离，测定在不同距离下小球藻产生气泡的速率(其他条件相同、适宜且保持不变)，结果如图所示。请回答下列问题：(1)本实验研究的是__________________________，b点时限制气泡产生速率的主要因素为______________________。c点的限制因素是_________________________________。(2)c点与a点的干重增加量相比较，c点较a点________，理由是__________________。若培养液中缺Mg2＋，则a点应向________移。解析：(1)题中的自变量是白炽灯与小球藻之间的距离即光照强度，本实验研究的是光照强度对光合作用强度的影响，b点时限制气泡产生速率的主要因素为光照强度。由于其他条件都适宜且保持不变，故c点的限制因素不是外界因素，而是叶片光合色素含量、酶的数量等内部因素。(2)相同光照时间内，干重的变化取决于净光合作用速率的大小，c点时的净光合作用速率大于a点时的净光合作用速率，故c点较a点的干重增加量多。若培养液中缺Mg2＋，则合成的叶绿素减少，光反应减弱，光合作用速率降低，a点左移。答案：(1)光照强度对光合作用强度的影响　光照强度　叶片光合色素含量、酶的数量等(2)多　a点时小球藻光合作用强度等于呼吸作用强度，没有有机物的积累，c点时有有机物的积累(合理即可)　左