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2019年高考生物 熱點題型提分策略 專題03 光合速率的測定與實驗探究學案 光合作用與細胞呼吸實驗設計的常用方法 （1）裝置圖法測定光合與呼吸 ①呼吸速率和凈光合速率的測定方法(如下圖) ②真正光合速率的計算 真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。 （2）“黑白瓶法”測定光合與呼吸 用黑瓶(無光照的一組)測得的為呼吸作用強度值，用白瓶(有光照的一組)測得的為凈光合作用強度值，綜合兩者即可得到真正光合作用強度值。 （3）“半葉法”測定光合與呼吸 本方法又叫半葉稱重法，即檢測單位時間、單位葉面積干物質(zhì)產(chǎn)生總量，常用于大田農(nóng)作物的光合速率測定。 （4）“梯度法”探究光合與呼吸 用一系列不同光照強度、溫度或CO2濃度裝置，可探究光照強度、溫度或CO2濃度對光合作用強度的影響。 特別提醒　實驗設計中的相關(guān)注意事項 （1）變量的控制手段，如光照強度的大小可用不同功率的燈泡(或相同功率的燈泡，但與植物的距離不同)進行控制，不同溫度可用不同恒溫裝置控制，CO2濃度的大小可用不同濃度的CO2緩沖液調(diào)節(jié)。 （2）對照原則的應用，不能僅用一套裝置通過逐漸改變其條件進行實驗，而應該用一系列裝置進行相互對照。 （3）無論哪種裝置，在光下測得的數(shù)值均為“表觀(凈)光合作用強度值”。 1．利用如圖所示的實驗裝置進行與光合作用有關(guān)的實驗，下列說法正確的是 A．試管中收集的氣體量代表了光合作用產(chǎn)生的氧氣量 B．在光下，如果有氣泡產(chǎn)生，可以說明光合作用產(chǎn)生氧氣 C．為了探究二氧化碳濃度對光合作用的影響，可以用不同濃度的NaHCO3溶液進行實驗 D．為了探究光照強度對光合作用的影響，用一套裝置慢慢向光源靠近，觀察氣泡產(chǎn)生的速率的變化 【答案】C 2．如圖表示較強光照且溫度相同以及水和小球藻的質(zhì)量相等的條件下，小球藻進行光合作用的實驗示意圖。一段時間后，以下相關(guān)比較不正確的是 A．Y2的質(zhì)量大于Y3的質(zhì)量 B．④中小球藻的質(zhì)量大于①中小球藻的質(zhì)量 C．②中水的質(zhì)量大于④中水的質(zhì)量 D．試管①的質(zhì)量大于試管②的質(zhì)量 【答案】C 【解析】Y1和Y3是O2，Y2和Y4是18O2，因此Y2的質(zhì)量大于Y3；④中小球藻中含有(CHO)有機物，而①中小球藻含有(CH2O)有機物，故④中小球藻質(zhì)量大于①中小球藻質(zhì)量；④和②中的水都為HO，且含量相同，因此質(zhì)量相等；在試管①和②中原有質(zhì)量相等的情況下，②中釋放出的是18O2，而①中釋放出的是O2，故剩余質(zhì)量①大于②。 3．下圖是在一定溫度下測定某植物呼吸作用和光合作用強度的實驗裝置(呼吸底物為葡萄糖，不考慮裝置中微生物的影響)，相關(guān)敘述正確的是 A．燒杯中盛放NaHCO3溶液，可用于測定一定光照強度下植物的凈光合速率 B．在遮光條件下，燒杯中盛放NaOH溶液，可用于測定植物無氧呼吸的強度 C．燒杯中盛放清水，可用于測定一定光照強度下真光合速率 D．在遮光條件下，燒杯中盛放清水，可用于測定植物有氧呼吸的強度 【答案】A 4．甲圖中，A、B分別為培植于無色透明氣球內(nèi)、質(zhì)量相等的某植物幼苗，氣球可膨脹、收縮；其中B已死亡。氣球內(nèi)的培養(yǎng)液中均含CO2緩沖液(維持氣球內(nèi)CO2濃度不變)；初始時指針指向正中零的位置。乙圖為相同時間內(nèi)測得的燈泡到水面的距離與指針偏轉(zhuǎn)格數(shù)的關(guān)系曲線，每次實驗后指針復零。下列相關(guān)描述不正確的是 A．在適宜光照條件下，指針將向右偏轉(zhuǎn) B．該實驗的自變量為光照強度，c點的含義為O2釋放量最大 C．ce段說明隨燈光距離的增大，O2釋放量減少 D．f點與a、b、c、d點的指針的偏轉(zhuǎn)方向相同，但數(shù)值較小 【答案】D 5．某同學研究甲湖泊中X深度生物光合作用和有氧呼吸。具體操作如下：取三個相同的透明玻璃瓶a、b、c，將a先包以黑膠布，再包以鉛箔。用a、b、c三瓶從待測水體深度取水，測定瓶中水內(nèi)氧容量。將a瓶、b瓶密封再沉入待測水體深度，經(jīng)24小時取出，測兩瓶氧含量，結(jié)果如圖所示。則24小時待測深度水體中生物光合作用和有氧呼吸的情況是 A．24小時待測深度水體中生物有氧呼吸消耗的氧氣量是vmol/瓶 B．24小時待測深度水體中生物光合作用產(chǎn)生的氧氣量是kmol/瓶 C．24小時待測深度水體中生物有氧呼吸消耗的氧氣量是(k—v)mol/瓶 D．24小時待測深度水體中生物光合作用產(chǎn)生的氧氣量是(k—v)mol/瓶 【答案】D 【解析】c瓶是對照，a和c的差值能反映呼吸強度，b和c的差值反映的是光合作用和呼吸作用強度的差，b和a的差值反映的是總光合作用強度。 6．將葉面積相等的A、B兩種植物的葉片分別放置在相同的、溫度適宜且恒定的密閉小室中，給予充足的光照，利用紅外測量儀每隔5 min測定一次小室中的CO2濃度，結(jié)果如圖所示。對此實驗的敘述正確的是 A．此實驗可用于驗證A植物比B植物具有更強的固定CO2的能力 B．當CO2濃度約為0.8 mmolL－l時，A、B兩植物的光合作用強度相等 C．30 min以后，兩種植物葉片光合作用強度都與細胞呼吸強度相等 D．兩植物在第40 min時，同一葉肉細胞內(nèi)線粒體消耗的O2量與葉綠體釋放的O2量相等 【答案】C 7．取某種植物生長狀態(tài)一致的新鮮葉片，用打孔器將葉片打出若干圓片，圓片平均分成甲、乙、丙三組。甲組立即烘干處理并測得圓片干重為A，乙組保持濕潤且置于一個黑暗密閉裝置內(nèi)，丙組保持濕潤且置于一個密閉裝置內(nèi)并給予適宜強度的光照。乙組和丙組其他條件一致，一小時后，測得乙裝置內(nèi)圓片干重為B，丙裝置內(nèi)圓片干重為C。下列敘述正確的是 A．C﹣A為圓片葉肉細胞一小時內(nèi)的真正光合速率 B．C﹣B為圓片葉肉細胞一小時內(nèi)的凈光合速率 C．A﹣B為圓片葉肉細胞一小時內(nèi)的呼吸速率 D．實驗過程中，乙組圓片葉肉細胞呼吸速率保持恒定 【答案】C 【解析】C﹣A為圓片葉肉細胞一小時內(nèi)的凈光合速率；C﹣B為圓片葉肉細胞一小時內(nèi)的真正光合速率；A﹣B為圓片葉肉細胞一小時內(nèi)的呼吸速率；乙組隨著O2濃度下降，葉肉細胞呼吸速率也下降。 8．用等體積的三個玻璃瓶甲、乙、丙，同時從某池塘水深0．5m處的同一位置取滿水樣，立即測定甲瓶中的氧氣含量，并將乙、丙瓶密封后沉回原處。一晝夜后取出玻璃瓶，分別測定兩瓶中的氧氣含量，結(jié)果如下（不考慮化能合成作用）。有關(guān)分析合理的是 透光玻璃瓶甲 透光玻璃瓶乙 不透光玻璃瓶丙 4.9 mg 5.6 mg 3.8 mg A．丙瓶中浮游植物的細胞產(chǎn)生[H]的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體內(nèi)膜 B．在一晝夜內(nèi)，丙瓶生物細胞呼吸消耗的氧氣量約為1.1 mg C．在一晝夜后，乙瓶水樣的pH比丙瓶的低 D．在一晝夜內(nèi)，乙瓶中生產(chǎn)者實際光合作用釋放的氧氣量約為1.1 mg 【答案】B 9．某科研小組為探究植物光合作用速率的變化情況，設計了由透明的玻璃罩構(gòu)成的小室，如圖A所示。請據(jù)圖回答： （1）將該裝置放在自然環(huán)境下，測定夏季一晝夜(零點開始)小室內(nèi)植物氧氣釋放速率的變化，得到如圖B所示曲線，那么影響小室內(nèi)植物光合作用速率變化的主要環(huán)境因素是_______(寫兩點)；觀察裝置中液滴的位置，c點時刻的液滴位于起始位置的________側(cè)，裝置刻度管中液滴移到最右點是在一天中的________點。 （2）在實驗過程中的某段光照時間內(nèi)，記錄液滴的移動情況，獲得以下數(shù)據(jù)： 每隔20min記錄一次刻度數(shù)據(jù) …… 24 29 32 34 …… 該組實驗數(shù)據(jù)是在B圖曲線的____________段獲得的。 （3）e點與f點相比，e點時刻C3的合成速率____________，與b點相比，a點形成的原因可能是______________________________________________________________________。 （4）在適宜的溫度和光照條件下，向圖A所示的裝置中通入14CO2．當反應進行到0．5s時，14C出現(xiàn)在C3中；反應進行到5s時，14C出現(xiàn)在(CH2O)中。該實驗是通過控制_________(條件)來探究CO2中碳原子的轉(zhuǎn)移途徑，用到的實驗方法為___________________________。 （5）該組同學要測定該植物某時間段的氧氣產(chǎn)生速率，該如何設置對照實驗？如何處理實驗數(shù)據(jù)？ ①簡要寫出對照實驗設計思路：_________________________________________。 ②數(shù)據(jù)處理：若在單位時間內(nèi)，實驗組讀數(shù)為M，對照組讀數(shù)為N，該植物的真正光合作用速率為_______________________________________________________________。 【答案】（1）光照強度、溫度　 左　 18(或g)　 （2）de或fg　 （3）慢　 a點時刻溫度較低　 （4）(反應)時間　同位素標記法　 （5）①設置與A一樣的裝置C，將裝置C置于黑暗條件下，其他條件與A相同，測單位時間(或相同時間)內(nèi)A與C的讀數(shù)　 ②M＋N 【解析】（1）圖A是密閉裝置，內(nèi)有二氧化碳緩沖液，說明實驗過程中二氧化碳濃度始終不變，那么影響小室內(nèi)植物光合作用速率變化的主要環(huán)境因素就只有光照強度和溫度了；c點表示此刻氧氣的產(chǎn)生量等于呼吸消耗的氧氣量。但0點到8點這段時間，氧氣的消耗量大于氧氣的產(chǎn)生量，同時呼吸作用放出的CO2被緩沖液吸收，故c點時，液滴位于初始位置的左側(cè)；裝置刻度管中液滴移動是由氧氣的增減造成的，只要有氧氣釋放，液滴就會右移，所以液滴移到最右點是在一天中的18(或g)點。（2）表格中數(shù)據(jù)表明，氧氣的產(chǎn)生速率在逐漸減小，對應于圖B曲線上的區(qū)段是de段和fg段。（3）e點與f點相比，e點時氣孔關(guān)閉，CO2供應不足，故C3的合成速率較慢；在圖B曲線上，0點到a點這段時間，植物只進行呼吸作用，a點時氧氣消耗速率減慢，說明此時溫度較低。（4）該實驗的自變量為反應時間，用到的方法是同位素標記法。（5）氧氣產(chǎn)生速率即是真正光合作用速率，圖A(實驗組)單位時間內(nèi)測得的氧氣的釋放量是凈光合作用速率，即為真正光合作用速率與呼吸作用速率的差值。故應設置與A一樣的裝置C，將裝置C置于黑暗條件下，其他條件與A相同作為對照組，測單位時間(或相同時間)內(nèi)裝置A與C的讀數(shù)，即分別為凈光合作用速率和呼吸作用速率，二者相加即為真正光合作用速率。 10．某轉(zhuǎn)基因作物有很強的光合作用能力。某中學生物興趣小組在暑假開展了對該轉(zhuǎn)基因作物光合作用強度測試的研究課題，設計了如圖所示裝置。請你利用這些裝置完成光合作用強度的測試實驗，并分析回答有關(guān)問題： （1）先測定植物的呼吸作用強度，方法步驟如下： ①甲、乙兩裝置的D中都放入______________，裝置乙作為對照。 ②將甲、乙裝置的玻璃鐘罩進行________處理，放在溫度等相同且適宜的環(huán)境中。 ③30分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置中紅墨水滴移動的方向和距離。 （2）測定植物的凈光合作用強度，方法步驟如下： ①甲、乙兩裝置的D中放入__________________________________________________。 ②把甲、乙裝置放在________________________________________________________。 ③30分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置中紅墨水滴移動的方向和距離。 （3）實驗進行30分鐘后，記錄的甲、乙裝置中紅墨水滴移動情況如下表： 實驗30分鐘后紅墨水滴移動情況 測定植物呼 吸作用強度 甲裝置 ______(填“左”或“右”)移1.5 cm 乙裝置 右移0.5 cm 測定植物凈光 合作用強度 甲裝置 ________(填“左”或“右”)移4.5 cm 乙裝置 右移0.5 cm （4）假設紅墨水滴每移動1 cm，植物體內(nèi)的葡萄糖增加或減少1 g，那么該植物的呼吸速率是__________g/h；白天光照15 h，一晝夜葡萄糖的積累量是__________g(不考慮晝夜溫差的影響)。 【答案】（1）①NaOH溶液　 ②遮光　 （2）①NaHCO3溶液，裝置乙作為對照　 ②光照充足、溫度等相同且適宜的環(huán)境中　 （3）左　 右　 （4）4　 84 （3）若該裝置測定細胞呼吸作用強度，液滴的移動就來自氧氣的吸收量，液滴向左移動；若該裝置測定植物的凈光合作用強度，液滴的移動就來自氧氣的釋放量，液滴向右移動。 （4）對照實驗裝置乙中紅墨水滴右移是環(huán)境因素(如氣壓等)對實驗產(chǎn)生影響的結(jié)果。實驗裝置甲同樣也受環(huán)境因素的影響，因此，植物呼吸作用消耗O2量等于玻璃鐘罩內(nèi)氣體體積的改變量，即該植物的呼吸速率為1.5＋0.5＝2(g/半小時)；凈光合速率為4.5﹣0.5＝4(g/半小時)，白天光照15 h的凈光合作用量是(42)15＝120(g)，一晝夜葡萄糖的積累量是15 h的光合作用實際生產(chǎn)量減去24 h的呼吸作用消耗量，等同于15 h的凈光合作用量減去9 h的呼吸作用消耗量，即120﹣49＝84(g)。