2022届高考生物一轮复习专题训练24　掌握光合作用和细胞呼吸的相关计算（解析版）

重点强化练24　掌握光合作用和细胞呼吸的相关计算

1．(2021·河南内黄一中高三期中)三七是一种名贵中药材，主产地在云南。科研人员测定不同光照强度下三七和云南松光合速率的变化如图。下列说法正确的是(　　)

A．在A光照强度下，光照12小时、黑暗12小时的三七能正常生长

B．在B光照强度下，三七和云南松所产生的氧气量的比值为6∶5

C．在C光照强度下，三七所产生的氧气量为7 mg·m－2·h－1，比云南松所产生的氧气量多1 mg·m－2·h－1

D．三七中镁的含量减少导致叶绿素含量减少，光的补偿点将向左移

答案　B

解析　植物能正常生长主要与有机物的积累有关系，此时要求植物的有机物积累量大于零。在A光照强度下，光照12小时的氧气释放量可表示为1×12＝12 (mg·m－2·h－1)，而黑暗12小时消耗的氧气量为1×12＝12( mg·m－2·h－1)，没有有机物的积累，三七不能生长，A错误；植株的总光合作用量即氧气的产生量等于净光合作用量加上呼吸作用量，所以在B光照强度下，三七产生的氧气量为5＋1＝6(mg·m－2·h－1)，云南松植物产生的氧气量为3＋2＝5(mg·m－2·h－1)，B正确；在C光照强度下，三七所产生的氧气量为6＋1＝7(mg·m－2·h－1)，比云南松所产生的氧气量少1 mg·m－2·h－1，C错误；三七中镁的含量减少，导致叶绿素含量减少，光的补偿点将向右移，D错误。

2．植物的光合作用受CO2浓度、温度与光照强度的影响。如图为在一定CO2浓度和适宜温度条件下，测定的某植物叶片在不同光照条件下的光合速率。下列有关说法错误的是(　　)

A．在a点所示条件下，该植物的叶肉细胞内能够产生ATP的部位只有线粒体

B．该植物叶片的呼吸速率是5 mg/(100 cm2叶·h)

C．将该植物叶片置于c点光照强度条件下11 h，其余时间置于黑暗中，则每100 cm2叶片一昼夜中CO2的净吸收量为45 mg

D．已知该植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃。若将温度提高到30 ℃的条件下(原光照强度和CO2浓度不变)，则图中b点将向右移，c点将向下移

答案　A

解析　a点时只进行细胞呼吸，细胞呼吸产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体，A项错误。

3. 如图表示在不同光照强度下测得的某植物的氧气释放量，该植物在2 000 lx光照下，每小时光合作用所产生的氧气量(mL)是(　　)

A．17  B．12  C．18  D．23

答案　D

解析　每小时光合作用所产生的氧气量(总产生量)＝净产生氧气量＋呼吸消耗氧气量＝17＋6＝23(mL)。

4．(2021·河南滑县一中高三月考)用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深0.5 m处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的氧气含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜(白天12 h、夜晚12 h)后取出玻璃瓶，分别测定乙、丙两瓶中的氧气含量，结果如表(不考虑化能合成作用及水深对温度的影响)。下列有关分析合理的是(　　)

A. 根据实验的结果无法计算出植物的实际光合速率

B．乙瓶中的植物一昼夜通过光合作用产生了0.7 mg的氧气

C．白天正午时刻乙瓶中植物的叶肉细胞产生ATP最快的场所是线粒体内膜

D．如果丙瓶放在水深1 m处进行实验，则丙瓶的含氧量较0.5 m处基本不变

答案　D

解析　根据甲瓶、丙瓶可以计算出植物的呼吸速率，根据甲瓶、乙瓶可以计算出植物的净光合速率，二者相加就是实际光合速率，A错误；乙瓶中的植物一昼夜增加的氧气量是0.7 mg，实际通过光合作用产生的氧气量需加上一昼夜呼吸消耗的氧气量，B错误；白天正午时刻乙瓶中的植物光合速率大于呼吸速率，所以产生ATP最快的场所是叶绿体类囊体薄膜，C错误；丙玻璃瓶不透光，所以该瓶不受光照强度的影响，瓶子放在更深处光照强度会降低，但不影响丙瓶的细胞呼吸，所以丙瓶中的含氧量基本不变，D正确。

5．(2021·山东德州高三期中)将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光合作用和呼吸作用的影响(其他 实验条件都是理想的)，下列关于该表数据分析的说法，正确的是(　　)

A.昼夜不停地光照，在35 ℃时该植物不能生长

B．昼夜不停地光照，在20 ℃时该植物生长得最快

C．每天光照12小时，20 ℃时该植物积累有机物最多

D．每天光照12小时，30 ℃时积累的有机物是10 ℃时的2倍

答案　C

解析　35 ℃时，昼夜不停地光照，该植物每小时有机物积累3 mg，一昼夜积累3 mg/h×24 h＝72 mg，植物在生长，A错误；昼夜不停地光照，25 ℃时光照下每小时吸收的CO2量最多，是3.75 mg/h，所以25 ℃时该植物生长得最快，而不是20 ℃，B错误；如果每天光照12小时，植物一昼夜积累的有机物量＝光照下每小时吸收的CO2量×12－黑暗每小时释放的CO2量×12＝(光照下每小时吸收的CO2量－黑暗中每小时释放的CO2量)×12,5 °C～35 °C每小时光照下吸收的CO2量与黑暗中释放的CO2量的差值分别是 0.5、1.0、1.5、1.75、1.5、0.5、－0.5。因此，20 ℃时该植物积累有机物最多，为1.75 mg/h×12 h＝21 mg；30 ℃时该植物积累有机物是10 ℃的(0.5 mg/h×12 h)÷(1.0 mg/h×12 h)＝1/2倍，C正确，D错误。

6．(2020·黄山质检)如图表示一株生长迅速的植物在夏季24 h 内CO2的吸收量和释放量(单位：mg)，光合作用速率和细胞呼吸速率用CO2吸收量和CO2释放量表示。下列叙述不合理的是(　　)

A．在18：00和6：00，该植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等

B．假设该植物在24 h内呼吸速率不变，则该植物的呼吸速率为10 mg/h，最大光合速率为85 mg/h

C．该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为a＋c－b

D．中午12：00左右，与曲线最高点所对应的时间相比，该植物叶绿体内C5的含量下降

答案　D

解析　中午12：00左右，由于气温过高，气孔关闭，CO2吸收量下降，CO2的固定减弱，与曲线最高点所对应的时间相比，该植物叶绿体内C5的含量升高，D项错误。

7．(2021·福建武平县第一中学高三月考)如图表示在不同温度下，测定某植物叶片重量变化情况(均考虑为有机物的重量变化)的操作流程及结果，据图分析下列说法错误的是(　　)

A．由图分析可知，该植物的呼吸速率可表示为X

B．由图分析可知，该植物光合速率可表示为Y＋2X

C．在13 ℃～16 ℃之间，随着温度的升高，呼吸作用强度增强，实际光合作用强度先增强后减弱

D．恒定在上述14 ℃温度下，维持10小时光照，10小时黑暗，该植物叶片增重最多，增重了30 mg

答案　C

解析　无光时，植物只进行呼吸作用，呼吸速率为M－(M－X)＝X，A正确；从图2分析可知，该植物的呼吸速率可表示为X(用图中字母表示)，而单位时间光照下叶片重量的增加量表示的是净光合速率，故光照1小时总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝M＋Y－(M－X)＋X＝Y＋2X，B正确；在13 ℃～16 ℃之间，由图可知，呼吸速率不断增强，实际光合作用强度(Y＋2X)也在增强，C错误；温度是14 ℃时，维持10小时光照，10小时黑暗，植物叶片增重量＝10×净光合速率－10×呼吸作用＝10×(Y＋X)－10X＝10Y，Y为3时值最大，为30 mg，D正确。

8．下图甲表示发生在番茄细胞内的生理反应过程，图乙表示种植番茄的密闭大棚内一昼夜空气中CO2的含量变化曲线。请据图分析回答：

(1)图甲中X物质是________；④过程是在________________________中进行的；①～⑤过程中，能使ADP含量增多的过程是______________(填标号)。

(2)图乙中表示番茄光合作用和细胞呼吸强度相等的点是________；表示积累有机物最多的点是__________。曲线B→C段变化的原因是__________________________________________，一昼夜后番茄有机物的总量是增加了还是减少了？__________________。

(3)图乙中，若在B点突然停止光照，则图甲中的过程________(填序号)将首先受到影响，叶绿体内C3含量将______。

(4)将一株生长正常的番茄幼苗对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理(如图丙所示)，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的对应部位截取相等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB。若M＝MB－MA，则M的确切含义可以描述为___________________________________________________________

_____________。

答案　(1)C3　细胞质基质或线粒体基质　②

(2)B、D　D　植物光合作用吸收CO2的量大于细胞呼吸释放CO2的量，大棚内CO2含量减少　增加了

(3)①　增加

(4)B叶片被截取部分在6小时内(或实验过程中)光合作用合成的有机物总量

解析　(1)分析图甲可知：①表示光反应中水的光解；②表示暗反应过程中的C3的还原，需要消耗ATP水解释放的能量，使ADP含量增多；③表示有氧或无氧呼吸的第一阶段，能产生少量ATP，使ADP含量减少，④表示有氧或无氧呼吸的第二阶段，其场所为细胞质基质或线粒体基质，若为有氧呼吸的第二阶段则能产生少量ATP，使ADP含量减少；⑤表示暗反应过程中的CO2的固定，既不消耗ATP，也不产生ATP，因此不会导致ADP含量的变化；物质X是三碳化合物(C3)；物质Y表示丙酮酸。(2)图乙中：A→B段和D→E段，CO2含量都逐渐增加，说明细胞呼吸强度大于光合作用强度；B→D段，CO2含量逐渐减少，说明细胞呼吸强度小于光合作用强度；因此B点和D点表示番茄光合作用和细胞呼吸强度相等。有机物的积累从B点开始，到D点结束，因此D点积累的有机物最多。导致曲线B→C段变化的原因是植物光合作用吸收CO2的量大于细胞呼吸释放CO2的量，引起密闭大棚内CO2含量减少。E点的CO2相对含量低于A点，说明一昼夜后，番茄有机物的总量增加了。(3)乙图中，若在B点突然停止光照，则光反应停止，不再产生ATP和[H]，使图甲中②所示C3的还原过程受阻，叶绿体内C3含量将增加。(4)设在A、B的对应部位截取相等面积的叶片的初始重量为E，由题意可知，MA＝E－6小时细胞呼吸消耗的有机物总量，MB＝E－6小时细胞呼吸消耗的有机物总量＋B叶片被截取部分6小时光合作用合成的有机物总量，所以M＝MB－MA＝B叶片被截取部分6小时光合作用合成的有机物总量。

9．有两种植物，一种在强光下生长，一种在荫蔽处生长。从这两种植物上各取一片相似的叶片，分别放在两个相同的密闭透明盒子中，在最适温度条件下，逐渐增加光照强度，测定放氧速率，如表所示：

(1)由表中数据可以推测，取自强光下的叶片是______；当光照强度大于600 μmol光子/(m2·s)时，可推知叶片A放氧速率主要受______________限制；此时，叶肉细胞产生CO2的部位是____________________。

(2)若绘制A、B两叶片放氧速率曲线图，则大约在175 μmol光子/(m2·s)时两条曲线相交，此点的生物学含义是______________________________________________________________。

(3)光照强度为600 μmol光子/(m2·s)时，叶片B的真正光合速率为________μmol O2/(m2·s)，随着光照时间的延长，放氧速率下降的原因是__________________________________________

__________________________________________。

答案　(1)A　CO2浓度　线粒体基质　(2)A、B两叶片净光合速率相等　(3)13 　密闭的盒子中CO2的浓度不断下降，抑制了暗反应的进行，使光反应速率下降

解析　(1)分析表格数据可知，叶片A是取自强光下生长的植物；当光照强度大于600 μmol光子/(m2·s)时，叶片A放氧速率主要受CO2浓度限制；此时，叶肉细胞产生CO2的部位是线粒体基质。(2)放氧速率代表的是净光合速率，所以绘制出的两条放氧速率曲线的交点含义是A、B两叶片净光合速率相等。(3)光照强度为600 μmol光子/(m2·s)时，叶片B的真正光合速率为净光合速率＋呼吸速率＝11＋2＝13[μmol O2/(m2·s)]。随着光照时间的延长，放氧速率下降的原因是密闭的盒子中CO2的浓度不断下降，抑制了暗反应的进行，使光反应速率下降。

10．(2021·河南新安一中高三月考)为研究环境因素对某绿色植物光合作用和呼吸作用的影响，某实验小组将某绿色植物置于特定的实验装置中，于28 ℃环境下测定该植物在不同供水条件下的氧气吸收量(如图1)，图2为在图1实验的基础上测定的不同光照强度(单位klx)下的氧气释放量，假设温度保持不变。(横坐标为时间，单位：小时)

请回答下列问题：

(1)图2实验的自变量是__________________________，图1所示的实验应在________环境下进行，原因是__________________________________________________________________。

(2)据图2分析，光照强度由50 klx增加到100 klx, 3小时后，干旱缺水状态下该植物的净光合速率的增加幅度____________(填“大于”或“小于”)水分充足状态下，从光反应的角度分析可能的原因：____________________________________________________________(答出一点即可)。

(3)据图分析，在光照强度为100 klx条件下，该植物在水分充足条件下光合作用产生的氧气量比干旱条件下____(填“多”或“少”)。

答案　(1)供水条件和光照强度　黑暗(或遮光)　绿色植物在光下进行光合作用产生氧气，光照下不能准确测定植物的呼吸速率　(2)小于　干旱缺水条件导致叶片萎蔫，受光面积减小；干旱缺水条件导致叶绿素结构被破坏，吸收和转化光能的能力减弱等　(3)多

解析　(1)图2实验中的自变量有供水条件和光照强度。分析题意，图1 实验测定的氧气吸收量即该植物的呼吸速率，呼吸作用消耗氧气，而绿色植物在光下可以进行光合作用制造氧气，因此，为了准确测定植物的呼吸速率，图1实验应在黑暗(或遮光)环境下进行。

(3)图1表示该植物的呼吸速率，图2表示该植物的净光合速率，单位时间内光合作用的氧气产生量为总光合速率，综合分析图 1和图2可知，在水分充足条件下，该植物的净光合速率和呼吸速率均高于干旱缺水条件下，故水分充足条件下植物产生的氧气量比干旱缺水条件下多。