高考生物提分策略題型03光合速率的測定與實驗探究

1、題型03光合速率的測定與實驗探究提分策略光合作用與細胞呼吸實驗設(shè)計的常用方法(1)裝置圖法測定光合與呼吸灌滴毛細管綠色植物NjiHg 溶液呼吸速率和凈光合速率的測定方法(如下圖).液滴正 毛細管一-綠色植物 L' NaOH溶液黑暗F.液涵左移跑離代點 有氧呼吸消耗5沾光照F.液滴右自距離代表 釋放6的埼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

2、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(shè)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(yīng)用，不能僅用一套裝置通過逐漸改變其條件進行實驗，而應(yīng)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)光合作用強度值提分演練一、選擇題1 .研究者將對稱

3、葉片一半遮光，另一半照光處理。經(jīng)過一段時間后，在對稱部位截取同等面積(實驗處理前干重相同）的葉片，烘干稱重，用于相關(guān)速率的計算。不考慮光照條件對葉片呼吸速率的影響，下列說法正確的是A.遮光處理后葉綠體基質(zhì)中。的含量比照光處理后低B.照光處理時類囊體薄膜上可發(fā)生NADP+與電子和H +結(jié)合C.照光處理與遮光處理后葉片的干重差是由呼吸作用引起的D.要計算光合作用速率還需測定同等面積葉片的初始干重【解析】A、當(dāng)遮光后，光反應(yīng)停止，但暗反應(yīng)的C5還能固定CQ,所以遮光后C3還在不斷形成，而 。卻不能被還原成 C5,故遮光的C3會比光照的含量高，A錯誤；B、照光處理時類囊體薄膜上可產(chǎn)生 H, 故可發(fā)生N

4、ADP+與電子和H+結(jié)合，B正確；CD、照光處理后與遮光處理后葉片的干重差是光合作用速率，因此不需要測定同等面積葉片的初始干重，CD錯誤。2 .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【解析】收集到的氣體量為氧氣的釋放量，即光合作用產(chǎn)生的氧氣量減去呼吸作用消耗的氧氣量；如果 光照很弱，光合作用

5、小于呼吸作用時，釋放的氣體為二氧化碳；探究光照強度對光合作用的影響需要設(shè) 置多組裝置。（呼吸底物為葡萄糖，不考慮裝置中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【解析】NaHCO3溶液可以維持裝置內(nèi) CO2濃度的恒定，U形管中液面高度的變化是裝置中。2量的變化造成的，可以代

6、表凈光合速率；NaOH可以吸收CO2,無氧呼吸不消耗 。2,不能用來測定無氧呼吸的強度；燒杯中盛放清水，一定光照強度下，光合作用吸收CO2量與釋放02量相等，有氧呼吸消耗 02量與產(chǎn)生C02量相等，不能測定真光合速率；在單位時間內(nèi)，有氧呼吸消耗的02量等于產(chǎn)生的C02量，無論有氧呼吸強度多大，U形管中液面都不會發(fā)生變化。CQ釋放量和024 .某同學(xué)在研究某植物光合作用與呼吸作用的關(guān)系中，得到光照強度對植物單位時間內(nèi)產(chǎn)生量的影響，如下圖所示，下列對植物生理過程分析正確的是A.光照強度為B.光照強度為C.光照強度為D.光照強度為【答案】Da時，光合作用強度不一定為零b時，光合作用強度與呼吸作用強度

7、相同c時，光合作用強度是呼吸作用強度的兩倍d時，單位時間內(nèi)光合作用向環(huán)境中釋放2單位02【解析】在光合作用作用過程中， 吸收二氧化碳釋放氧氣； 而呼吸作用過程中， 吸收氧氣釋放二氧化碳。因此可通過氧氣的產(chǎn)生量或二氧化碳的釋放量來判斷光合作用和呼吸作用的強弱。圖中氧氣的產(chǎn)生總量可表示實際光合速率，a點時的二氧化碳釋放可表示呼吸速率。A、光照強度為a時，沒有氧氣的產(chǎn)生，說明此時不能進彳T光合作用，A錯誤；B、光照強度為b時，二氧化碳的釋放量與氧氣的產(chǎn)生量相等，說明光合作用強度是呼吸作用強度的一半，B錯誤；C光照弓II度為c時，氧氣的產(chǎn)生總量等于 a時的二氧化碳的釋放量，說明此時光合作用強度等于呼吸

8、作用強度,C錯誤；D、光照弓雖度為d時，實際光合速率就是圖中的氧氣的產(chǎn)生總量 8,即光合作用二氧化碳吸收總量為8,而呼吸作用產(chǎn)生 6個單位的二氧化碳，因此光合作用從環(huán)境中吸收2單位C02, D正確。5 .如圖是生物興趣小組測定光合作用和呼吸作用的實驗裝置圖（裝置中的碳酸氫鈉溶液可維持瓶內(nèi)的二氧化水湎毛細管甲破修裁聃膏液碳濃度相對穩(wěn)定）。在一定光照條件下觀察結(jié)果如下，合理的是A.甲裝置水滴不動，乙裝置水滴左移B.甲裝置水滴右移，乙裝置水滴右移C.甲裝置水滴右移，乙裝置水滴不動D.甲裝置水滴左移，乙裝置水滴右移【答案】A【解析】根據(jù)題意和圖示分析可知：植物光合作用吸收二氧化碳，放出氧氣；植物和青蛙

9、呼吸作用吸收 氧氣，放出二氧化碳；碳酸氫鈉溶液可維持瓶內(nèi)的二氧化碳濃度在恒定水平，因此裝置中氣體量的變化 表示的是氧氣的變化量。在相同的環(huán)境條件下，甲裝置中的綠色植物光合作用強度大于呼吸作用強度時 裝置中水滴向右移；甲裝置中的綠色植物光合作用強度等于呼吸作用強度時水滴不動；甲裝置中的綠色 植物光合作用強度小于呼吸作用強度時裝置中水滴向左移，而乙裝置中，青蛙呼吸作用消耗氧氣，放出的二氧化碳又因碳酸氫鈉溶液的存在而沒有變化，所以氣體減少，裝置中水滴應(yīng)向左移。故選Ao6.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

10、（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(fù)零。下列相 關(guān)描述不正確的是苑附紀(jì)m措科原的檔數(shù)甲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02釋放量最大C. ce段說明隨燈光距離的增大，02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【解析】在適宜光照條件下，光合作用大于呼吸作用，有氧氣的凈釋放，此時A側(cè)浮力增大，指針將向右偏轉(zhuǎn)，A正確；實驗研究光照強度對光合作用的影響，實驗的自變量為光照強度，指針偏轉(zhuǎn)的格數(shù)可表示。2的釋放量，因

11、此c點表示O2釋放量最大，凈光合速率最大，B正確；據(jù)曲線圖分析可知，ce段隨燈光距離的增大，光合作用減弱，。2釋放量減少，C正確；f點與a、b、c、d點相比，細胞呼吸速率大于光合速率，氣球內(nèi)氣體量減少，因此指針的偏轉(zhuǎn)方向相反，D錯誤。7 .某同學(xué)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

12、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(kv)mol/ 瓶【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。0. 5m處的同一位置取滿水樣，立即測定甲瓶中8 .用等體積的三個玻璃瓶甲、乙、丙，同時從某池塘水深的氧氣含量，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

13、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 mg5.6 mg3.8 mgA.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 mgC.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【解析】丙瓶中浮游植物的細胞只進行呼吸作用，產(chǎn)生H的場所有細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)，A項錯誤；由于丙為不透光的玻璃瓶，消耗的氧氣可代表浮游植物的呼吸消耗，因此在一晝夜內(nèi)，丙瓶生物細胞呼 吸消耗的氧氣量約為 4.9-3.8=1.1 mg, B項正確；乙瓶中由于進行光合作用使氧氣

14、增多，則二氧化碳減少，而丙瓶只是消耗氧氣釋放二氧化碳，因此乙瓶水樣的pH比丙瓶的高，C項錯誤；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凈光合作用釋放氧氣量+呼吸作用消耗氧氣量=5.6-4.9+1.1=1.8mg, D項錯誤。9.用某種大小相似的綠色植物葉片分組進行實驗：已知葉片實驗前的重量，在不同溫度下分別暗處理1小時，測其重量變化；立刻再光照 1小時(光照強度相同)，再測其重量變化，得到如下結(jié)果。下列說法不正確的是組別一一三四溫度/C27282930暗處理后重量變化/mg-2-3-4-2光照后與暗處理前重量變化 /mg+4+4+4+2A.光照時，第一、二、三組釋放的氧氣量相等B.

15、第三組中葉片的呼吸作用強度最大C.光照時，第四組光合作用強度大于呼吸作用強度D.光照1 h內(nèi)，第三組合成有機物總量為12 mg【答案】A【解析】根據(jù)題意和圖示分析可知：暗處理后的重量變化可表示1h的呼吸作用消耗；光照后的重量變化表示進行1h的光合作用，2h的呼吸作用后的重量變化。因此可以根據(jù)數(shù)據(jù)計算出1h光合作用總量=光照后的重量變化+該溫度條件下的暗處理后的重量變化X2 A、光照時，第一組凈光合作用強度為 4+2=6(mg),第二組光合作用強度為 4+3=7 (mg),第三組光合作用強度為 4+4=8 (mg),故第一、二、三 組釋放的氧氣量不相等，A錯誤；B、暗處理后的重量變化可表示1h的

16、呼吸作用消耗，故第三組中葉片的呼吸作用強度最大，B正確；C、暗處理后的重量變化可表示 1h的呼吸作用消耗，故第四組中葉片的呼吸作用強度為2 mg；光照時，第四組光合作用強度為2+2X 2=6( mg)。因此光照時，第四組光合作用強度大于呼吸作用強度，C正確；D、光照1h內(nèi)，第三組光合作用合成有機物總量為4+4X 2=12 (mg),D正確。、非選擇題10 .某興趣小組利用 半葉法”測定植物光合作用強度，具體方法步驟如下：選取植株上若干生長良好、大小相同且左右對稱的葉片，采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄌ幚砣~柄，殺死韌皮部細胞；將A側(cè)用黑布遮光，B側(cè)正常光照，如圖所示；在恒溫條件下光照 4h后，在A、B兩側(cè)的對稱

17、部位截取等面積 S (單位面積：cm2)的葉片，烘干稱重求平均值，記為 mA、mB,(單位：mg)。請回答：(1)實驗中殺死葉柄韌皮部細胞的目的是 。(2)實驗過程中，A、B兩側(cè)的葉肉細胞產(chǎn)生 ATP的場所分別是 、。(3)該植物葉片的總光合速率可表示為 。(4)若要測定葉片的凈光合速率，還需補充的實驗操作是： 。測得的凈光合速率可表示為。(注：補充實驗操作所測得的數(shù)據(jù)用字母X表示。)【答案】(1)阻止葉片中有機物質(zhì)的轉(zhuǎn)移(或阻止葉片中有機物的輸出和輸入)(2)細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體(3) (mB-mA)/4S mg/ (cm2h)(4)實驗開始時另取若干葉片分別截取面積

18、S的葉片，立即烘干稱重求平均值，記為X(mB-X)/4S mg/ (cm2h)【解析】分析實驗步驟：選取植株上若干生長良好、大小相同且左右對稱的葉片，可以避免無關(guān)變量對實驗結(jié)果的影響；采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄌ幚砣~柄，殺死韌皮部細胞，韌皮部細胞中含有篩管，處理后可阻止葉片中的有機物轉(zhuǎn)移。將葉片分為A、B兩側(cè)，A側(cè)用黑布遮光，B側(cè)正常光照，形成對照。在恒溫條件下光照 4h后，在A、B兩側(cè)的對稱部位截取等面積S (單位面積：cm2)的葉片，供干稱（1）韌皮部細胞中含有篩管，殺死葉柄韌皮重求平均值，可計算得葉片在這段時間內(nèi)的總光合速率。部細胞可阻止葉片中的有機物轉(zhuǎn)移，保證實驗中B側(cè)葉片測定的有機物總量為原有的

19、有機物量+這段時間光合作用產(chǎn)生有機物量-這段時間呼吸作用消耗有機物的量。（2）實驗中，A側(cè)用黑布遮光，只能進行呼吸作用，葉肉細胞產(chǎn)生 ATP的場所為細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，B側(cè)正常光照能進行光合作用和呼吸作用，葉肉細胞產(chǎn)生 ATP的場所有細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體。（3） A側(cè)只進行呼吸作用消耗有機物即mA=原有的有機物量-呼吸作用消耗有機物的量，B側(cè)同時進行光合作用和呼吸作用即mB=原有有機物的量+光合作用產(chǎn)生有機物的量-呼吸作用消耗有機物的量，則4h內(nèi)該植物面積S的葉片光合作用產(chǎn)生的有機物的量=mA-mb,該植物葉片的總光合速率可表示為（mB-mA）/4S mg/ （cm2h）。（4）若要測定

20、葉片的凈光合速率，則需測定葉片原有有機物的量，需補充的實驗操作是實驗開始時另取若干葉片分別截取面積S的葉片，立即烘干稱重求平均值，記為X, 4h積累的有機物的量=原有有機物的量+光合作用產(chǎn)生有機物的量-呼吸作用消耗有機物的量-原有有機物的量，因此凈光合速率可表示為（m&X） /4S mg/（cm2 h）。11 .某科研小組為探究植物光合作用速率的變化情況，設(shè)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

21、置中液滴白位置，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)24293234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(dāng)反應(yīng)進行到0. 5s時，14C出現(xiàn)在C3中；反應(yīng)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(xué)要測定該植物某

22、時間段的氧氣產(chǎn)生速率，該如何設(shè)置對照實驗？如何處理實驗數(shù)據(jù)？ 簡要寫出對照實驗設(shè)計思路： 。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?！敬鸢浮浚?）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(yīng)）時間 同位素標(biāo)記法（5）設(shè)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) M + 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

23、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(yīng)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(yīng)不足，故 C3的合成速率較慢；在圖 B曲線上，。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(yīng)時間，用到的方法是同位素標(biāo)記

24、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(yīng)設(shè)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。12.某轉(zhuǎn)基因作物有很強的光合作用能力。某中學(xué)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(shè)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：M切開關(guān) 日為破游鐘罩 C為轉(zhuǎn)瑙因作物 口為燒杯 F為紅果水滴 F為在尺 實驗丙品：或 XitOH 溶液（1）先測定植物的呼吸作用強度，方法步驟如下：甲、乙兩裝置的 D中都放入 ,裝置乙作為對照。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。30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：甲、乙兩裝置的 D中放入把甲、乙裝置放在30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