备战2019年高考生物热点题型提分策略专题03 光合速率的测定与实验探究学案

由天下分享时间：2024/5/19 1:18:23 加入收藏我要投稿点赞

专题03 光合速率的测定与实验探究

光合作用与细胞呼吸实验设计的常用方法（1）装置图法测定光合与呼吸

①呼吸速率和净光合速率的测定方法(如下图)

②真正光合速率的计算

真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。

（2）“黑白瓶法”测定光合与呼吸

用黑瓶(无光照的一组)测得的为呼吸作用强度值，用白瓶(有光照的一组)测得的为净光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。（3）“半叶法”测定光合与呼吸

本方法又叫半叶称重法，即检测单位时间、单位叶面积干物质产生总量，常用于大田农作物的光合速率测定。

（4）“梯度法”探究光合与呼吸

用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度装置，可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。

特别提醒实验设计中的相关注意事项

（1）变量的控制手段，如光照强度的大小可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制，不同温度可用不同恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。

（2）对照原则的应用，不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照。

（3）无论哪种装置，在光下测得的数值均为“表观(净)光合作用强度值”。

1．利用如图所示的实验装置进行与光合作用有关的实验，下列说法正确的是

A．试管中收集的气体量代表了光合作用产生的氧气量 B．在光下，如果有气泡产生，可以说明光合作用产生氧气

C．为了探究二氧化碳浓度对光合作用的影响，可以用不同浓度的NaHCO3溶液进行实验

D．为了探究光照强度对光合作用的影响，用一套装置慢慢向光源靠近，观察气泡产生的速率的变化【答案】C

2．如图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图。一段时间后，以下相关比较不正确的是

A．Y2的质量大于Y3的质量

B．④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量 C．②中水的质量大于④中水的质量 D．试管①的质量大于试管②的质量【答案】C

【解析】Y1和Y3是O2，Y2和Y4是O2，因此Y2的质量大于Y3；④中小球藻中含有(CH2O)有机物，而①中小球藻含有(CH2O)有机物，故④中小球藻质量大于①中小球藻质量；④和②中的水都为H2O，且含量相同，因此质量相等；在试管①和②中原有质量相等的情况下，②中释放出的是O2，故剩余质量①大于②。

3．下图是在一定温度下测定某植物呼吸作用和光合作用强度的实验装置(呼吸底物为葡萄糖，不考虑装置中微生物的影响)，相关叙述正确的是

O2，而①中释放出的是

A．烧杯中盛放NaHCO3溶液，可用于测定一定光照强度下植物的净光合速率 B．在遮光条件下，烧杯中盛放NaOH溶液，可用于测定植物无氧呼吸的强度 C．烧杯中盛放清水，可用于测定一定光照强度下真光合速率 D．在遮光条件下，烧杯中盛放清水，可用于测定植物有氧呼吸的强度【答案】A

4．甲图中，A、B分别为培植于无色透明气球内、质量相等的某植物幼苗，气球可膨胀、收缩；其中B已死亡。气球内的培养液中均含CO2缓冲液(维持气球内CO2浓度不变)；初始时指针指向正中零的位置。乙图为相同时间内测得的灯泡到水面的距离与指针偏转格数的关系曲线，每次实验后指针复零。下列相关描述不正确的是

A．在适宜光照条件下，指针将向右偏转

B．该实验的自变量为光照强度，c点的含义为O2释放量最大 C．ce段说明随灯光距离的增大，O2释放量减少

D．f点与a、b、c、d点的指针的偏转方向相同，但数值较小【答案】D

5．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vmol/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kmol/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【答案】D

【解析】c瓶是对照，a和c的差值能反映呼吸强度，b和c的差值反映的是光合作用和呼吸作用强度的差，b和a的差值反映的是总光合作用强度。

6．将叶面积相等的A、B两种植物的叶片分别放置在相同的、温度适宜且恒定的密闭小室中，给予充足的

光照，利用红外测量仪每隔5 min测定一次小室中的CO2浓度，结果如图所示。对此实验的叙述正确的是

A．此实验可用于验证A植物比B植物具有更强的固定CO2的能力 B．当CO2浓度约为0.8 mmol·L时，A、B两植物的光合作用强度相等 C．30 min以后，两种植物叶片光合作用强度都与细胞呼吸强度相等

D．两植物在第40 min时，同一叶肉细胞内线粒体消耗的O2量与叶绿体释放的O2量相等【答案】C

－l

7．取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器将叶片打出若干圆片，圆片平均分成甲、乙、丙三组。甲组立即烘干处理并测得圆片干重为A，乙组保持湿润且置于一个黑暗密闭装置内，丙组保持湿润且置于一个密闭装置内并给予适宜强度的光照。乙组和丙组其他条件一致，一小时后，测得乙装置内圆片干重为B，丙装置内圆片干重为C。下列叙述正确的是 A．C﹣A为圆片叶肉细胞一小时内的真正光合速率 B．C﹣B为圆片叶肉细胞一小时内的净光合速率 C．A﹣B为圆片叶肉细胞一小时内的呼吸速率 D．实验过程中，乙组圆片叶肉细胞呼吸速率保持恒定【答案】C

【解析】C﹣A为圆片叶肉细胞一小时内的净光合速率；C﹣B为圆片叶肉细胞一小时内的真正光合速率；A﹣B为圆片叶肉细胞一小时内的呼吸速率；乙组随着O2浓度下降，叶肉细胞呼吸速率也下降。

8．用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深0．5m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。一昼夜后取出玻璃瓶，分别测定两瓶中的氧气含量，结果如下（不考虑化能合成作用）。有关分析合理的是

透光玻璃瓶甲 4.9 mg 透光玻璃瓶乙 5.6 mg 不透光玻璃瓶丙 3.8 mg A．丙瓶中浮游植物的细胞产生[H]的场所是细胞质基质和线粒体内膜 B．在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为1.1 mg C．在一昼夜后，乙瓶水样的pH比丙瓶的低

D．在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量约为1.1 mg 【答案】B

9．某科研小组为探究植物光合作用速率的变化情况，设计了由透明的玻璃罩构成的小室，如图A所示。请据图回答：

（1）将该装置放在自然环境下，测定夏季一昼夜(零点开始)小室内植物氧气释放速率的变化，得到如

图B所示曲线，那么影响小室内植物光合作用速率变化的主要环境因素是_______(写两点)；观察

装置中液滴的位置，c点时刻的液滴位于起始位置的________侧，装置刻度管中液滴移到最右点是在一天中的________点。

（2）在实验过程中的某段光照时间内，记录液滴的移动情况，获得以下数据：

每隔20min记录一次刻度数据 …… 24 29 32 34 …… 该组实验数据是在B图曲线的____________段获得的。

（3）e点与f点相比，e点时刻C3的合成速率____________，与b点相比，a点形成的原因可能是

______________________________________________________________________。

（4）在适宜的温度和光照条件下，向图A所示的装置中通入CO2．当反应进行到0．5s时，C出现在

C3中；反应进行到5s时，C出现在(CH2O)中。该实验是通过控制_________(条件)来探究CO2中碳原子的转移途径，用到的实验方法为___________________________。

（5）该组同学要测定该植物某时间段的氧气产生速率，该如何设置对照实验？如何处理实验数据？

①简要写出对照实验设计思路：_________________________________________。

②数据处理：若在单位时间内，实验组读数为M，对照组读数为N，该植物的真正光合作用速率为_______________________________________________________________。【答案】（1）光照强度、温度左 18(或g) （2）de或fg

（3）慢 a点时刻温度较低（4）(反应)时间同位素标记法

（5）①设置与A一样的装置C，将装置C置于黑暗条件下，其他条件与A相同，测单位时间(或相同时间)内A与C的读数 ②M＋N

【解析】（1）图A是密闭装置，内有二氧化碳缓冲液，说明实验过程中二氧化碳浓度始终不变，那么影响小室内植物光合作用速率变化的主要环境因素就只有光照强度和温度了；c点表示此刻氧气的产生量等于呼吸消耗的氧气量。但0点到8点这段时间，氧气的消耗量大于氧气的产生量，同时呼吸作用放出的CO2被缓冲液吸收，故c点时，液滴位于初始位置的左侧；装置刻度管中液滴移动是由氧气的增减造成的，只要有氧气释放，液滴就会右移，所以液滴移到最右点是在一天中的18(或g)点。（2）表格中数据表明，氧气的产生速率在逐渐减小，对应于图B曲线上的区段是de段和fg段。（3）e点与f点相比，e点时气孔关闭，CO2供应不足，故C3的合成速率较慢；在图B曲线上，0点到a点这段时间，植物只进行呼吸作用，a点时氧气消耗速率减慢，说明此时温度较低。（4）该实验的自变量为反应时间，用到的

1414

方法是同位素标记法。（5）氧气产生速率即是真正光合作用速率，图A(实验组)单位时间内测得的氧气的释放量是净光合作用速率，即为真正光合作用速率与呼吸作用速率的差值。故应设置与A一样的装置C，将装置C置于黑暗条件下，其他条件与A相同作为对照组，测单位时间(或相同时间)内装置A与C的读数，即分别为净光合作用速率和呼吸作用速率，二者相加即为真正光合作用速率。

10．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：

测定植物呼吸作用强度测定植物净光合作用强度甲装置乙装置甲装置乙装置实验30分钟后红墨水滴移动情况 ______(填“左”或“右”)移1.5 cm 右移0.5 cm ________(填“左”或“右”)移4.5 cm 右移0.5 cm （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)。【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

（3）若该装置测定细胞呼吸作用强度，液滴的移动就来自氧气的吸收量，液滴向左移动；若该装置测定植物的净光合作用强度，液滴的移动就来自氧气的释放量，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(g/半小时)；净光合速率为4.5﹣0.5＝4(g/半小时)，白天光照15 h的净光合作用量是(4×2)×15＝120(g)，一昼夜葡萄糖的积累量是15 h的光合作用实际生产量减去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)。