2022届高考生物一轮复习专题训练25　突破光合速率与呼吸速率测定的实验探究（解析版）

重点强化练25　突破光合速率与呼吸速率测定的实验探究

1．(2021·山东新泰市第一中学高三月考)下图表示测定金鱼藻光合作用强度的实验密闭装置，氧气传感器可监测O2浓度的变化，下列叙述错误的是(　　)

A．该实验探究不同单色光对光合作用强度的影响

B．加入NaHCO3溶液是为了吸收呼吸作用释放的CO2

C．拆去滤光片，单位时间内，氧气传感器测到的O2浓度高于单色光下O2浓度

D．若将此装置放在黑暗处，可测定金鱼藻的细胞呼吸作用强度

答案　B

解析　分析题图，该实验的自变量是不同单色光，因变量是释放的O2的量(代表光合作用强度)，故实验目的是探究不同单色光对光合作用强度的影响，A正确；加入NaHCO3溶液是为光合作用提供CO2，B错误；相同条件下，白光下比单色光下的光合作用要强，因此拆去滤光片，单位时间内，氧气传感器测到的O2浓度高于单色光下O2浓度，C正确。

2．(2021·天津耀华中学高三月考)设计如图所示的实验装置探究某植物生理活动，下列叙述正确的是(　　)

A．光合作用产生O2的速率可以用单位时间内装置中液滴移动距离来表示

B．给予黑暗条件，图中液滴移动距离即为细胞呼吸消耗的O2量

C．为使测得的O2变化量更精确，该装置烧杯中应盛放CO2缓冲液，还应增加对照装置，换死亡的同种植物幼苗替代装置中的植物幼苗

D．为了探究光照强度对光合作用的影响，调节白炽灯的光照强度，当达到全日照光照强度时液滴向右移动量最大

答案　C

解析　光合作用释放O2的速率可以用单位时间内装置中液滴移动距离来表示，A错误；如果装置的烧杯中放入氢氧化钠溶液，吸收细胞呼吸产生的二氧化碳，并对植物进行遮光处理，此时液滴移动的距离是有氧呼吸的大小，即为细胞呼吸消耗的O2量，B错误；调节白炽灯的光照强度，当一定光照强度下，光合作用强度－呼吸作用强度最大时，液滴向右移动量最大，D错误。

3．下图是某生物兴趣小组探究不同条件下光合作用和细胞呼吸过程中气体产生情况的实验示意图，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内二氧化碳浓度的恒定。下列几种实验结果(给予相同的环境条件)，不可能出现的是(　　)

A．甲、乙装置水滴都左移

B．甲、乙装置水滴都右移

C．甲装置水滴不动，乙装置水滴左移

D．甲装置水滴右移，乙装置水滴左移

答案　B

解析　根据题意可知，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内二氧化碳浓度的恒定，故装置内的气压变化是由氧气含量变化引起的。较强光照条件下(光合作用强度大于呼吸作用强度)甲装置内水滴右移，黑暗或较弱光照条件下(光合作用强度小于呼吸作用强度)甲装置内水滴左移，适宜光照条件下(光合作用强度等于呼吸作用强度)甲装置内水滴不动；乙装置内青蛙只进行细胞呼吸不进行光合作用，故乙装置内水滴只会左移，B符合题意。

4．某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合速率，进行如图所示实验：在叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片，烘干后称其重量，M处的实验条件是下午16时后将整个实验装置遮光3小时(单位：g·cm－2·h－1，不考虑取叶圆片后对叶片生理活动的影响和温度微小变化对叶片生理活动的影响)。则叶圆片总光合速率为(　　)

A．(3y－2z－x)/6   B．(3y－2z－x)/3

C．(2y－x－z)/6   D．(2y－x－z)/3

答案　A

解析　分析题意可知，上午10时到下午16时之间的6个小时，植物既进行光合作用，也进行细胞呼吸，因此其重量变化表示的是净光合作用量，则净光合速率＝净光合作用量/6＝(y－x)/6；而M处的实验条件是下午16时后将整个实验装置遮光3小时，此时叶片只进行细胞呼吸，因此可以计算出呼吸速率＝(y－z)/3；因此总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(y－x)/6＋(y－z)/3＝(3y－2z－x)/6。

5．图甲为光合作用最适温度下，植物光合速率测定装置，图乙中a、b为测定过程中某些生理指标相对值的变化。下列说法不正确的是(　　)

A．图甲装置在较强光照下有色液滴向右移动，再放到黑暗环境中有色液滴向左移动

B．若将图甲中的CO2缓冲液换成质量分数为1%的NaOH溶液，其他条件不变，则植物幼苗叶绿体产生[H]的速率不变

C．一定光照条件下，如果再适当升高温度，真正光合速率会发生图乙中从b到a的变化，同时呼吸速率会发生从a到b的变化

D．若图乙表示图甲植物光合速率由a到b的变化，则可能是适当提高了CO2缓冲液的浓度

答案　B

解析　图甲装置在较强光照下，植物光合作用强度大于细胞呼吸强度，植物所需CO2由CO2缓冲液提供，而产生的O2会使装置中气体体积增大，因此有色液滴向右移动，如果再放到黑暗环境中，植物细胞呼吸消耗O2而产生的CO2又被CO2缓冲液吸收，因此有色液滴向左移动，A项正确；若将图甲中的CO2缓冲液换成质量分数为1%的NaOH溶液，虽然光照条件不变，但由于无CO2供应，即暗反应不能为光反应提供ADP、Pi等物质，从而影响光反应的进行，产生[H]的速率将下降，B项错误；在光合作用最适温度时再升高温度，与光合作用有关的酶活性会下降，真正光合速率下降，而一般情况下与细胞呼吸有关的酶的最适温度较高，此时酶活性会随温度升高而升高，因此呼吸速率会升高，C项正确；光合速率由a到b变化，说明光合速率升高了，影响光合速率的因素有光照强度、CO2浓度等，适当提高CO2浓度会增大光合速率，D项正确。

6．(2021·重庆一中高三月考)研究小组同学研究某湖泊中X深度水层中，生物的光合作用和有氧呼吸，设计了如下操作：

①取三个相同的透明玻璃瓶标号a、b、c，并将a用不透光的黑布包起来；

②将a、b、c三个瓶子均在湖中X深度取满水，并测定c瓶中水的溶氧量；

③将a、b两瓶密封后再沉入X深度水体中，24小时后取出；

④测定a、b两瓶中水的溶氧量，三个瓶子的测量结果如图所示。则以下对24小时内X深度水体中生物光合作用和有氧呼吸情况的分析，正确的是(　　)

A．光合作用产生的氧气量为(k－v) mol/瓶

B．光合作用产生的氧气量为(k－w) mol/瓶

C．有氧呼吸消耗的氧气量为(k－v) mol/瓶

D．有氧呼吸消耗的氧气量为v mol/瓶

答案　A

解析　a用不透光黑布包扎起来，则a瓶用来测呼吸速率，而c瓶中水的溶氧量为三个瓶中的实验初始氧含量，因此有氧呼吸消耗的氧气量＝(w－v)mol/瓶；b瓶既进行有氧呼吸又进行光合作用，而a和b两瓶呼吸速率相等，则光合作用产生氧气量＝(k－v)mol/瓶，A正确。

7．为探究不同波长的光和CO2浓度对葡萄试管苗光合作用的影响，用40 W的白色、红色和黄色灯管做光源，设置不同的CO2浓度，处理试管苗。培养一段时间后，测定试管苗的净光合速率(净光合速率＝真光合速率－呼吸速率)，结果如图所示，请回答问题：

(1)光合作用中，催化三碳化合物还原的酶存在于____________中。

(2)据图分析，a点的净光合速率大于c点，从光合作用的角度分析，原因是___________

______________________________________；在红光条件下，CO2浓度为300 μL·L－1时，对葡萄试管苗所有能进行光合作用的细胞来说，叶绿体消耗的CO2量________(填“大于”“等于”或“小于”)细胞呼吸产生的CO2量。

(3)为探究黄光培养条件下葡萄试管苗的叶绿素含量是否发生改变，提出实验思路如下：分别取________和黄光条件下培养的试管苗叶片，提取其中的色素并分离，通过比较滤纸条上叶绿素a、叶绿素b色素带的______________来判断叶绿素含量是否发生改变。

(4)在温室中增施农家肥可以提高植物光合作用效率，其原因是，一方面农家肥含有无机盐；另一方面农家肥中的有机物被分解者降解时会__________。

答案　(1)叶绿体基质　(2)叶绿体中的色素吸收红光多于黄光，a点真光合速率更高，所以a点净光合速率大于c点　大于　(3)白光(或自然光)　宽窄(或颜色的深浅)(4)释放CO2

解析　(1)三碳化合物还原属于暗反应阶段，场所是叶绿体基质，故催化三碳化合物还原的酶存在于叶绿体基质中。(2)叶绿体中的色素吸收红光多于黄光，光合速率高，故a点的净光合速率大于c点。在红光条件下，CO2浓度为300 μL·L－1时，整个植物的净光合速率为0，则对葡萄试管苗所有能进行光合作用的细胞来说，叶绿体消耗的CO2量大于细胞呼吸产生的CO2量。(3)要探究黄光培养条件下，葡萄试管苗的叶绿素含量是否发生改变，可以分别取白光(或自然光)和黄光条件下培养的试管苗叶片，提取其中的色素并用层析液分离，通过比较滤纸条上的叶绿素a、叶绿素b色素带的宽窄(或叶绿素a、叶绿素b色素带颜色深浅)来判断叶绿素含量是否发生改变。(4)农家肥中有很多的有机物，这些有机物需要在土壤中经微生物的分解作用后才能将其中的矿质元素释放出来，供植物吸收利用；在分解这些有机物的过程中，会产生大量的二氧化碳，而温室中最缺乏的正是二氧化碳，所以施用农家肥可以提高温室作物光合作用的效率。

8．(2021·湖北黄冈中学高三月考)图甲是用来测定某绿色植物相关生理过程的实验装置，请据图回答下列问题：

(1)若用该装置来探究植物的细胞呼吸，则需要对装置进行遮光处理，处理后，若各种条件都一定且适宜，发现实验中红墨水滴向左移动，则表明植物进行了__________，随着实验时间的延长，请预测红色墨水滴的移动状态：________________。

(2)若用该装置来探究温度对植物光合作用的影响，除增加光照强度外，装置还需要改动的是________________________________________________________________________；

图乙是用改动后的装置在适宜光照条件下测得的温度与光合作用速率和呼吸作用速率的变化关系曲线，由图可知：在温度为55 ℃条件下，植物细胞呼吸消耗的氧气来源是__________，若温度保持在20 ℃的条件下，长时间每天交替进行14 h光照、10 h黑暗，植物能否正常生长？________(填“能”或“不能”)，为保证实验结果的准确性，本实验还需设置对照组，对照组设置情况是______________________________________________________________。

答案　(1)有氧呼吸　左移并逐渐停止　(2)将NaOH溶液换成CO2缓冲液(或NaHCO3溶液)　瓶内气体　能　用同等的死亡植物替代装置内的植物，其他条件都保持不变

解析　(1)为了避免光合作用的影响，探究植物的细胞呼吸时，应该在黑暗条件下进行。若各种条件都一定且适宜，发现实验中红墨水滴向左移动，则表明植物消耗氧气，说明其进行了有氧呼吸；随着实验时间的延长，氧气浓度逐渐减少，故红色墨水滴先左移后逐渐停止。

(2)由于二氧化碳是光合作用的原料之一，故若用该装置来探究温度对植物光合作用的影响，需要增加光照，还需要将NaOH溶液换成CO2缓冲液。在温度为55 ℃条件下，两条曲线重合，此时无光合作用，呼吸作用消耗的氧气来自瓶内气体。若温度保持在 20 ℃的条件下，长时间每天交替进行14 h光照、10 h黑暗，植物一天中积累的有机物相对值为14×2－10×2＝8>0，说明植物可以正常生长。为了排除物理因素的影响，保证实验结果的准确性，还需要用同等的死亡植物替代装置内的植物，其他条件都保持不变。