2023届高考生物二轮复习三率测定的6种实验模型作业含答案

这是一份2023届高考生物二轮复习三率测定的6种实验模型作业含答案，共12页。试卷主要包含了黑白瓶法——测溶氧量的变化等内容，欢迎下载使用。

一、气体体积变化法——测定光合作用O2增加的体积或CO2消耗的体积
(2021·河南九师联盟)某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，在室温25 ℃下进行了一系列的实验，下列对实验过程中装置条件及结果的叙述错误的是( )
A.若X溶液为CO2缓冲液并给予光照，液滴移动距离可表示净光合作用强度大小
B.若要测真光合强度，需另加设一装置遮光处理，X溶液为NaOH溶液
C.若X溶液为清水并给予光照，光合作用大于细胞呼吸时，液滴右移
D.若X溶液为清水并遮光处理，消耗的底物为脂肪时，液滴左移
下图为测定光合作用的实验装置图，锥形瓶内装有水草和适宜浓度的NaHCO3溶液，一段时间适宜强度的光照后，U形管左侧管内液面的高度变化和锥形瓶中液体的pH变化分别是( )
A．升高、升高 B．升高、降低
C．降低、升高 D．降低、降低
某转基因作物有很强的光合作用能力。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合作用强度测试的研究课题，设计了如图所示装置。请你利用这些装置完成光合作用强度的测试实验，并分析回答有关问题。
(1)先测定植物的呼吸作用强度，方法步骤如下：
①甲、乙两装置的D中都放入________，装置乙作为对照。
②将甲、乙装置的玻璃钟罩进行________处理，放在温度等相同且适宜的环境中。
③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(2)测定植物的净光合作用强度，方法步骤如下：
①甲、乙两装置的D中放入__________________________________________。
②把甲、乙装置放在______________________________________________。
③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(3)实验进行30分钟后，记录的甲、乙装置中红墨水滴移动情况如下表：
(4)假设红墨水滴每移动1 cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1 g，那么该植物的呼吸速率是___________ g/h；白天光照15 h，一昼夜葡萄糖的积累量是___________g(不考虑昼夜温差的影响)。
二、黑白瓶法——测溶氧量的变化
(2019·全国卷Ⅱ，31)(节选)回答下列与生态系统相关的问题。
通常，对于一个水生生态系统来说，可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游植物的总初级生产量(生产者所制造的有机物总量)。若要测定某一水生生态系统中浮游植物的总初级生产量，可在该水生生态系统中的某一水深处取水样，将水样分成三等份，一份直接测定O2含量(A)；另两份分别装入不透光(甲)和透光(乙)的两个玻璃瓶中，密闭后放回取样处，若干小时后测定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含量(C)。据此回答下列问题。
在甲、乙瓶中生产者呼吸作用相同且瓶中只有生产者的条件下，本实验中C与A的差值表示这段时间内________________________；C与B的差值表示这段时间内________________________；A与B的差值表示这段时间内________________________。
某生物科研小组，从鸭绿江的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测得初始溶解氧的含量为10 mg/L，白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下，温度保持不变，24小时后，实测获得六对黑白瓶中溶解氧的含量，请根据其记录数据(如下表)判断下列选项中错误的是( )
A．黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，但没有光照，植物不能进行光合作用产生氧
B．光照强度为a时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧量相等，说明此光照强度下植物仍然不能进行光合作用
C．当光照强度为c时，白瓶中植物产生的氧气量为21 mg/(L·24 h)
D．当光照强度为d时，再增加光照强度，白瓶中植物的光合速率不会增加
三、半叶法——测定光合作用有机物的产生量
(2021·河南洛阳统考)如图所示，将对称叶片左侧遮光，右侧曝光，并采用适当的方法阻止两部分之间的物质转移。在适宜光照下照射6小时后，从两侧截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为a和b。下列相关叙述正确的是( )
A.eq \f(a,6)所代表的是该叶片的呼吸速率
B.eq \f(b,6)所代表的是该叶片的光合速率
C.eq \f(b＋a,6)所代表的是该叶片的净光合速率
D.eq \f(b－a,6)所代表的是该叶片的真正光合速率
(不定项)(2022·湖南衡阳质检)研究者将对称叶片一半遮光，另一半照光处理。经过一段时间后，在对称部位截取同等面积(实验处理前干重相同)的叶片，烘干称重，用于相关速率的计算。不考虑光照条件对叶片呼吸速率的影响，下列说法正确的是( )
A.遮光处理后叶绿体基质中C3的含量比照光处理后高
B.照光处理时类囊体薄膜上可发生NADP＋与电子和H＋结合
C.照光处理与遮光处理后叶片的干重差是由呼吸作用引起的
D.要计算光合作用速率还需测定同等面积叶片的初始干重
某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合速率进行测定。将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合速率，其单位是mg/(dm2·h)。请分析回答下列问题：
(1)MA表示叶片初始质量－6个小时呼吸作用有机物的消耗量；MB表示______________＋6个小时____________________－6个小时呼吸作用有机物的消耗量。
(2)若M＝MB－MA，则M表示________________________________。
(3)真光合速率的计算方法是______________________________________。
(4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，写出实验设计思路。
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
四、叶圆片称重法——测定有机物的变化量
(2020·河南南阳一中4月模拟)某同学欲测定植物叶片的总光合作用速率，做如图所示实验。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质量，测得叶圆片的总光合作用速率＝(7y－6z－x)/6(g·cm－2·h－1)(不考虑取叶圆片的机械损伤和温度微小变化对叶生理活动的影响)。则M处的实验条件是( )
A.下午4时后在阳光下照射3小时再遮光3小时
B.下午4时后将整个实验装置遮光3小时
C.下午4时后将整个实验装置遮光1小时
D.下午4时后在阳光下照射3小时
在同一天时间里，从经过饥饿处理的植物的同一叶片上陆续取下面积相同的叶圆片，称取其质量，实验情况如图所示。在不考虑叶片内有机物向其他部位转移的情况下进行分析，其中错误的是( )
A.叶圆片y比叶圆片x重
B.(y－x)g可代表从上午10时到下午4时光合作用中有机物的净增加量
C.在下午4时至晚上10时这段时间内，呼吸作用消耗有机物的量可表示为(y－z)g
D.假使全天温度保持不变，则从上午10时到下午4时，一个叶圆片制造的有机物为(y－x)g
五、叶圆片上浮法——定性检测O2释放速率
(2021·江苏南京一模)利用装置甲，在相同条件下分别将绿色植物E、F的叶片制成大小相同的叶圆片，抽出空气，进行光合作用速率测定。图乙是利用装置甲测得的数据绘制成的坐标图。下列叙述正确的是( )
A.从图乙可看出，F植物适合在较强光照下生长
B.光照强度为1 klx时，装置甲中放置植物E的叶圆片进行测定时，液滴不移动
C.光照强度为3 klx时，E、F两种植物的叶圆片产生氧气的速率相等
D.光照强度为6 klx时，装置甲中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时间短
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圆片，再用气泵抽出气体直至叶片沉底，然后将等量的叶圆片转至不同温度的NaHCO3(等浓度)溶液中，给予一定的光照，测量每个培养皿叶片上浮至液面所用的平均时间(图乙)，下列相关分析正确的是( )
A．在ab段，随着水温的增加，光合速率逐渐减小
B．上浮至液面的时间可反映表观光合速率的相对大小
C．通过图乙分析可以找到真正光合作用的最适温度
D．因为抽气后不含氧气，实验过程中叶片不能进行有氧呼吸
取生长旺盛的绿叶，用直径为1 cm打孔器打出小圆片若干(注意避开大叶脉)，抽出小圆片内的气体，并在黑暗处用清水处理使小圆片细胞间隙充满水，然后平均分装到盛有等量的富含不同浓度CO2的溶液的小烧杯中，置于光照强度和温度恒定且适宜的条件下，测得各组小圆片上浮至液面所需平均时间，将记录结果绘制成曲线如图1。
(1)与a浓度相比，b浓度时小圆片叶肉细胞的类囊体薄膜上NADPH的生成速率________(填“快”“相等”或“慢”)，此时小圆片的叶肉细胞中能产生ATP的细胞器有________。
(2)当CO2浓度大于c时，随着CO2浓度的增大，小圆片中有机物的积累速率________(填“加快”“不变”或“减慢”)。
(3)另取若干相同的小圆片分别置于温度相同且适宜、CO2溶液浓度为a的小烧杯中，选用40 W的台灯作为光源，通过改变光源与小烧杯之间的距离进行实验，根据实验结果绘制成图2曲线(X1>0)。
①该实验的目的是____________________________。
②限制B点净光合速率的主要外界因素是________________，C点的含义是____________________________________________________时光源与小烧杯之间的距离。
六、间隔光照法——比较有机物的合成量
(2022·河南百校联盟联考)科研人员利用“间隙光”来测定沙棘的光合作用，每次光照20秒，黑暗20秒，交替进行12小时，并用灵敏传感器记录环境中氧气和二氧化碳的变化，实验结果部分记录如下图所示。
据实验结果部分记录图分析，与连续光照6小时，再连续黑暗6小时的相比，“间隙光”处理的光合作用效率________(填“大于”“等于”或“小于”)连续光照下的光合效率，原因是“间隙光”能________________。上面曲线出现的原因是光合作用光反应的速率比暗反应的速率________(填“更快”或“更慢”)。图中两条曲线所围成的面积S1________S2(填“大于”“等于”或“小于”)。
参考答案
【答案】C
【解析】当给予光照时，装置内植物既进行光合作用也进行呼吸作用，CO2缓冲液可保持装置内CO2浓度不变，那么液滴移动距离即表示净光合作用释放O2的多少，A正确；真光合强度＝净光合强度＋呼吸强度，测呼吸强度需另设一装置，遮光处理(不能进行光合作用)，为排除有氧呼吸产生的CO2的干扰，将X溶液更换为NaOH溶液，那么测得的液滴移动距离即有氧呼吸消耗O2的量，B正确；若X溶液为清水并给予光照，光合作用大于细胞呼吸时，装置内植物光合作用吸收的CO2量＝释放O2量，植物有氧呼吸吸收O2的量＝释放CO2的量，液滴不移动，C错误；若X溶液为清水并遮光处理，开始一段时间内，植物进行有氧呼吸，消耗的底物为脂肪时，其氧化分解需要O2的量大于产生CO2的量，液滴向左移动，D正确。
【答案】C
【解析】在一定温度、适宜浓度的NaHCO3和适宜光照条件下，锥形瓶中的水草光合作用强度大于呼吸作用强度，水草光合作用释放的氧气大于呼吸作用消耗的氧气，O2几乎不溶于水，故随着反应的进行，O2越来越多，其压强增大造成U形管左侧液面下降、右侧液面上升，瓶内的NaHCO3溶液可分解为光合作用提供CO2，导致锥形瓶内液体的pH升高。
【答案】(1)①NaOH溶液 ②遮光
(2)①NaHCO3溶液，装置乙作为对照 ②光照充足、温度等相同且适宜的环境中
(3)左 右
(4)4 84
【解析】(1)在测呼吸作用强度时一定要将实验装置置于黑暗条件下，使植物只进行呼吸作用。植物进行呼吸作用消耗一定量的O2，释放等量的CO2，而CO2可以被NaOH溶液吸收，根据一定时间内玻璃钟罩内气体体积的减少量即可计算出呼吸作用强度。
(2)在测定净光合作用强度时要满足光合作用所需的条件：适宜的温度、充足的光照、一定浓度的CO2(由NaHCO3溶液提供)，光合作用过程中消耗一定量CO2，产生等量O2，而NaHCO3溶液可保证装置内CO2浓度的恒定，因此，玻璃钟罩内气体体积的变化只受O2释放量的影响，而不受CO2气体减少量的影响。
(3)若该装置测定细胞呼吸作用强度时，液滴的移动来自氧气的吸收量，液滴向左移动；若该装置测定植物的净光合作用强度时，液滴的移动来自氧气的释放量，液滴向右移动。
(4)对照实验装置乙中红墨水滴右移是环境因素(如气压等)对实验产生影响的结果，实验装置甲同样也受环境因素的影响，因此，植物呼吸作用消耗O2量等于玻璃钟罩内气体体积的改变量，即该植物的呼吸速率为(1.5＋0.5)×2＝4(g/h)；净光合速率为(4.5－0.5)×2＝8(g/h)，白天光照15 h的净光合作用量是8×15＝120(g)，一昼夜葡萄糖的积累量等于15 h的光合作用实际产生量减去24 h的呼吸作用消耗量，等同于15 h的净光合作用量减去9 h的呼吸作用消耗量，即120－4×9＝84(g)。
【答案】生产者净光合作用的放氧量 生产者光合作用的总放氧量 生产者呼吸作用的耗氧量
【解析】若干小时后，透光的乙瓶中的氧气含量(C)与水样中氧气的初始含量(A)的差值表示这一时间段内生产者净光合作用的放氧量；水样中氧气的初始含量(A)与不透光的甲瓶中的氧气含量(B)的差值表示这一时间段内生产者呼吸作用的耗氧量；C与B的差值表示这一时间段内生产者光合作用的总放氧量。
【答案】B
【解析】光照强度为a klx时，白瓶中溶解氧的含量与初始溶氧量相等，说明植物光合作用产生的氧刚好用于所有生物的呼吸作用消耗，B错误；当光照强度为c时，白瓶中植物光合作用产生的氧气量即为总光合作用量＝净光合作用量＋呼吸作用消耗量＝(24－10)＋(10－3)＝21[mg/(L·24 h)]，C正确；当光照强度为d时，再增加光照强度，瓶中溶解氧的含量也不会增加，即白瓶中植物的光合速率不会增加，D正确。
【答案】D
【解析】根据题意可知，左侧叶片遮光，则左侧叶片只进行呼吸作用，假设原来被截取同等面积后烘干称重为x，a代表遮光6小时后被截取的叶片烘干后的重量，则该叶片的呼吸速率为eq \f(x－a,6)，A错误；该叶片的光合速率是指真正的光合速率，b－x表示该段时间内该叶片的净光合作用，其净光合速率为eq \f(b－x,6)，而真正的光合速率＝呼吸速率＋净光合速率＝eq \f(x－a,6)＋eq \f(b－x,6)＝eq \f(b－a,6)，B、C错误，D正确。
【答案】AB
【解析】遮光后，光反应停止，短时间内C3被还原成C5的过程减弱乃至停止，而C5固定CO2的过程仍能继续，故遮光后C3含量会比照光时的C3含量高，A正确；照光处理时类囊体薄膜上可产生NADPH，故可发生NADP＋与电子和H＋结合，B正确；照光处理后与遮光处理后叶片的干重差(单位时间内)是真光合作用速率，因此不需要测定同等面积叶片的初始干重，C、D错误。
【答案】(1)叶片初始质量 光合作用有机物的总产量
(2)B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量
(3)M值除以时间再除以面积，即M/(截取面积×时间)
(4)将从测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开，一部分立即烘干称重，另一部分在黑暗中保存几小时后再烘干称重，根据二者干重差即可计算出叶片的呼吸速率
【解析】叶片A部分遮光，虽不能进行光合作用，但仍可照常进行呼吸作用。叶片B部分不做处理，既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。分析题意可知，MB表示叶片初始质量＋6个小时光合作用有机物的总产量－6个小时呼吸作用有机物的消耗量，MA表示叶片初始质量－6个小时呼吸作用有机物的消耗量，则MB－MA就是光合作用6 h有机物的总产量(B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量)。由此可计算真光合速率，即M值除以时间再除以面积。
【答案】C
【解析】上午10时叶圆片干重为x克，下午4时叶圆片干重为y克，这段时间内叶圆片既进行了光合作用，又进行了呼吸作用，因此(y－x)克可表示这段时间内的净光合作用积累的有机物总量。要想测得总光合作用速率，结合题干给出的信息，需要测定出1小时的呼吸作用量，因此M处的实验条件是下午4时后将整个实验装置遮光1小时，然后测定叶圆片质量为z克，则(y－z)/1可表示呼吸速率，而叶圆片的总光合作用速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(y－x)/6＋(y－z)＝(7y－6z－x)/6(g·cm－2·h－1)。
【答案】D
【解析】y经过了光合作用，比在饥饿处理下的叶片多积累了一些有机物，因此y比x重，A正确；(y－x)g可代表从上午10时到下午4时光合作用中有机物的净增加量，B正确；下午4时到晚上10时都在黑暗中，植物叶片只进行呼吸作用，(y－z)g表示这6个小时呼吸消耗的有机物的量，C正确；(y－x)g可代表从上午10时到下午4时光合作用中有机物的净增加量，(y－z)g表示这6个小时呼吸消耗的有机物的量，所以从上午10时到下午4时，一个叶圆片制造的有机物＝6个小时内有机物的净增加量＋6个小时呼吸消耗的有机物的量＝(y－x)＋(y－z)＝2y－x－z，D错误。
【答案】D
【解析】根据图乙可知，F植物叶圆片的光补偿点和光饱和点都比较低，适合在较弱光照下生长，A错误；光照强度为1 klx时，E植物叶圆片的呼吸速率大于光合速率，装置甲中E植物叶圆片会吸收装置中的氧气，使液滴左移，B错误；光照强度为3 klx时，E、F两种植物叶圆片的净光合强度相等，但E植物叶圆片的呼吸作用强度大于F植物叶圆片，故光照强度为3 klx时，E、F两种植物的叶圆片产生氧气的速率不相等，C错误；光照强度为6 klx时，E植物叶圆片净光合作用强度大于F植物叶圆片的净光合作用强度，故此光照强度下，E植物叶圆片释放的氧气多，故装置甲中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时间短，D正确。
【答案】B
【解析】叶圆片上浮至液面所用时间的长短，说明氧气释放速率的大小，体现净光合速率的大小，B正确；在ab段，随温度增加，上浮所需时间变短，说明光合速率逐渐增大，A错误；温度不仅影响光合速率，也会影响呼吸速率，图乙只能体现净光合速率的大小，C错误；光合作用会产生氧气，叶片可以进行有氧呼吸，D错误。
【答案】(1)快 叶绿体、线粒体
(2)减慢
(3)①探究光照强度对光合速率的影响
②CO2浓度 小圆片光合速率等于呼吸速率(净光合速率为零)
【解析】(1)据图1分析，b的CO2浓度高于a，叶圆片上浮所需时间较短，叶肉细胞的类囊体薄膜上NADPH的生成速率快，此时小圆片光合作用与呼吸作用都可产生ATP，故产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体。
(2)CO2浓度大于c时，随着CO2浓度增大，叶圆片上浮时间变长，说明净光合速率减慢，故随着CO2浓度的增大，小圆片中有机物的积累速率减慢。
(3)①该实验的自变量是光源与小烧杯之间的距离，即光照强度，因变量是净光合速率，故探究的是光照强度对光合速率的影响。
②图2中B点为光饱和点，此时限制光合作用的因素不是自变量光照强度，而是CO2浓度，C点时O2的释放速率为0，表示光补偿点，此时光合速率等于呼吸速率。
【答案】大于 充分利用光合作用光反应产生的[H]和ATP 更快 等于
【解析】光照总时间相同的情况下，“间隙光”与连续光照处理相比，光合作用合成的有机物增多，光合作用效率更高，因为一般情况下，光合作用过程中的光反应速率很快，而暗反应速率较慢，“间隙光”处理能充分利用光反应产生的[H]和ATP。S1面积相当于光照时光反应积累的[H]和ATP，而这些[H]和ATP在后续的黑暗处理时被暗反应所消耗，所以S1与S2大致相等。
实验30分钟后红墨水滴移动情况
测定植物呼吸作用强度
甲装置
________(填“左”或“右”)移1.5 cm
乙装置
右移0.5 cm
测定植物净光合作用强度
甲装置
________(填“左”或“右”)移4.5 cm
乙装置
右移0.5 cm
光照强度/klx
0(黑暗)
a
b
c
d
e
白瓶溶氧量/(mg·L－1)
3
10
16
24
30
30
黑瓶溶氧量/(mg·L－1)
3
3
3
3
3
3