新课标2023版高考生物一轮总复习课时验收评价十四细胞呼吸和光合作用的相关实验设计与分析

课时验收评价（十四） 细胞呼吸和光合作用的相关实验设计与分析

1．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．从图分析可知，该植物的呼吸速率可表示为X

B．从图分析可知，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，光合作用先增后降

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30 mg

解析：选C　无光时，植物只进行呼吸作用，呼吸速率为M－(M－X)＝X，A正确；该植物的呼吸速率可表示为X，而单位时间光照下叶片重量的增加量表示净光合速率，故光照一小时总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝M＋Y－(M－X)＋X＝Y＋2X，B正确；在13 ℃～16 ℃之间，呼吸作用不断增强，光合作用Y＋2X也在增强，C错误；温度是14 ℃时，植物增重量＝10×净光合速率－10×呼吸作用＝10×(Y＋X)－10X＝10Y，Y为3时，植物增重量最大为30 mg，D正确。

2．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

解析：选B　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量(代表净光合作用强度)，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溶液是为了维持容器内CO2浓度相对稳定，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。

3.某同学研究甲湖泊中X深度生物光合作用和有氧呼吸。具体操作如下：取三个相同的透明玻璃瓶a、b、c，将a先包以黑胶布，再包以铅箔。用a、b、c三瓶从待测水体深度取水，测定c瓶中水内氧容量。将a瓶、b瓶密封再沉入待测水体深度，经24小时取出，测两瓶氧含量，结果如图所示。则24小时待测深度水体中生物光合作用和有氧呼吸的情况是(　 )

A．24小时待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是v mol/瓶

B．24小时待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是k mol/瓶

C．24小时待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是(k－v)mol/瓶

D．24小时待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是(k－v)mol/瓶

解析：选D　根据题意可知，a瓶生物在黑暗条件下仅能进行有氧呼吸，24小时生物进行呼吸消耗的氧气量为(w－v)mol/瓶；b瓶生物在光照条件下，氧气的增加量为(k－w)mol/瓶，即为瓶内生物24小时进行的净光合量，故24小时待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量＝呼吸消耗的氧气量＋净光合量＝(w－v)＋(k－w)＝(k－v)mol/瓶，D正确。

4．(2022·承德高三模拟)研究人员以25片直径为3 mm 的猕猴桃圆形叶片为材料，在一定光照强度下测量其在30 ℃、40 ℃和45 ℃恒温环境下的净光合速率(呼吸速率已知)，结果如下表所示。下列有关说法错误的是(　 )

A.实验准备阶段需抽除叶圆片中的空气

B．实验中可用NaHCO3溶液维持CO2浓度的相对稳定

C．上表实验结果表明，叶光合酶的最适温度为30 ℃

D．实验结果表明，45 ℃时光合速率与呼吸速率相等

解析：选C　实验中利用测定叶片释放的O2量表示净光合速率，因此在实验准备阶段需抽除叶圆片中的空气，防止叶片中原有的空气对实验结果造成影响，A正确；NaHCO3溶液可以释放CO2，因此实验中可用NaHCO3溶液维持CO2浓度的相对稳定，B正确；由于实验仅有三个温度组合，不能说明其他温度时的实验情况，因此不能得出叶光合酶的最适温度，C错误；45 ℃时，净光合速率为0，表明真正光合速率等于呼吸速率，因此45 ℃时光合作用仍可进行，D正确。

5.如图为测定细胞代谢相关速率的实验装置。下列叙述不正确的是(　 )

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NaOH溶液

C．直接测定植株实际光合速率时，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NaHCO3溶液

解析：选C　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，小烧杯内的液体应为NaOH溶液，A、B正确；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，测净光合速率时，应在光下进行，小烧杯内的液体应为NaHCO3溶液，C错误，D正确。

6．以测定植物在黑暗中CO2的释放量和光照下CO2的吸收量为指标，研究温度对绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果记录如表所示。下列有关分析中正确的是(　 )

A.该植物在25 ℃条件下，单位时间内光合作用制造的有机物最多

B．在35 ℃条件下，光照12 h，黑暗12 h，经过一昼夜植物能生长

C．在15 ℃条件下，该植物的净光合作用速率为1.5 mg·h－1

D．光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物总量与30 ℃时相等

解析：选D　当温度为25 ℃时净光合速率为3.8 mg·h－1，呼吸作用消耗速率为1.8 mg·h－1，所以实际光合速率为3.8＋1.8＝5.6 (mg·h－1)，而在30 ℃时实际光合速率为3.4＋3.0＝6.4 (mg·h－1)，A错误；在35 ℃条件下，该植物净光合速率为3.2 mg·h－1，而呼吸速率为3.2 mg·h－1，所以经过光照12 h、黑暗12 h后有机物的积累量为0，植物不能生长，B错误；在15 ℃条件下，该植物的净光合速率等于光照下CO2的吸收量，为2.5 mg·h－1，C错误；单位时间内，35 ℃时光合作用制造的有机物总量与30 ℃时分别为(3.2＋3.2)和(3.4＋3.0)，都是6.4 mg·h－1，故光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物总量与30 ℃时相等，D正确。

7．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，液滴右移

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

解析：选D　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，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。

8．如图是探究绿色植物光合作用速率的实验示意图。该装置放置在20 ℃环境中，实验开始时，针筒的读数是0.2 mL，毛细管内的水滴在位置X,30 min后，针筒的容量需要调至0.6 mL 的读数，才能使水滴仍维持在X的位置。据此回答下列问题：

(1)若以释放出的氧气量来代表光合作用速率，该植物的光合作用速率是________mL/h。

(2)与植物的实际光合速率相比，用上述装置所测得的光合作用速率数值________(填“偏高”“偏低”或“相同”)，原因是_____________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)若在该植物的叶片上涂上一层凡士林，光合作用的速率会大幅度下降，这一做法主要限制了光合作用的________反应阶段。

(4)如果在原实验中只增加光照强度，则针筒的容量仍维持在0.6 mL读数处。在另一相同实验装置中，若只将温度提升至30 ℃，针筒容量需要调至0.8 mL 读数处，才能使水滴维持在X的位置。比较两个实验可以得出结论：________________________________________

________________________________________________________________________。

(5)利用无水乙醇提取该植物叶片中色素，经过层析，在滤纸上可出现黄绿色、蓝绿色、黄色、橙黄色的色素带，这些色素依次是________________________________，它们分布在叶绿体的__________。

解析：(1)根据题意，烧杯中的NaHCO3溶液能保持容器内CO2浓度的平衡，故针筒移动的距离代表植物通过光合作用释放出的氧气量。针筒的起始读数为0.2 mL,30 min后读数为0.6 mL，则若以释放出的氧气量来代表光合作用速率，该植物的光合作用速率是(0.6－0.2)÷(30÷60)＝0.8(mL/h)。(2)由于植物在进行光合作用的同时也进行呼吸作用，光合作用产生的氧气一部分用于植物本身的细胞呼吸，故测得的光合作用速率低于植物实际的光合作用速率。(3)凡士林能封闭气孔，阻止叶片对CO2的吸收，影响植物光合作用暗反应中CO2的固定，从而影响光合作用。(4)根据题意可知，只增加光照强度，植物光合作用速率不变，说明光照强度不是其限制因素。将温度提升至30 ℃针筒容量需要调至0.8 mL读数处，才能使水滴维持在X的位置，说明适当升高温度后，植物光合作用速率增加，故在这两个实验中，光照不是限制光合作用速率的主要因素，而温度才是限制光合作用速率的主要因素。(5)植物光合色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，故可利用无水乙醇提取该植物叶片中的色素，经过层析，在滤纸上可出现黄绿色、蓝绿色、黄色、橙黄色的色素带，这些色素依次是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素，它们分布在叶绿体的类囊体薄膜(或基粒)上。

答案：(1)0.8　(2)偏低　植物同时进行呼吸作用，消耗了氧气　(3)暗　(4)在这两个实验中，光照不是限制光合作用速率的主要因素，而温度才是限制光合作用速率的主要因素　(5)叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素　类囊体薄膜(或基粒)