【生物】2021届新高考生物一轮复习浙科版热考题型强化增分课(一)　光合作用与细胞呼吸的综合应用教案

【生物】2021届新高考生物一轮复习浙科版热考题型强化增分课(一)　光合作用与细胞呼吸的综合应用教案

热考题型强化增分课(一)　光合作用与细胞呼吸的综合应用 ‎　三率关系常考曲线分析 ‎1．(2020·浙江省超级全能生联考)为研究大棚内CO2 浓度对油桃光合作用的影响，在自然种植和人工一次性施加CO2 的条件下测得油桃的光合速率变化曲线如图。下列分析正确的是(　　)‎ A．人工施加CO2 的最佳时间为10时 B．7～8时，光强度是限制光合速率的主要环境因素 C．图中阴影部分面积表示两种条件下表观光合速率的差 D．13时以后两种条件下光合速率变化曲线相似是叶片气孔导度变小的结果 解析：选B。题图中显示，人工施加CO2 的最佳时间应为8时； 7～8时，施加CO2 与自然种植结果相同，说明光强度是限制光合速率的主要环境因素；图中阴影部分面积表示两种条件下真实光合速率的差；13时以后两种条件下光合速率变化曲线相似是光强度减弱的结果。‎ ‎2．(2020·浙江新高考研究联盟高三联考)图甲表示全光照和不同程度遮光对某植物叶片中叶绿素含量的影响，图乙表示初夏某天在遮光50%条件下，温度、光照强度、该 植物净光合速率和气孔导度(气孔张开的程度)的日变化趋势。下列说法错误的是(　　)‎ A．图甲中叶绿素含量的测定，可先用95%的乙醇提取叶片中的色素 B．据图甲推测，该植物可通过增加叶绿素含量以增强对弱光的适应能力 C．图乙中8：00到12：00表观光合速率降低的原因一定是光合作用速率减弱 D．图乙中18：00时光合作用固定CO2速率和呼吸作用释放CO2速率相等 解析：选C。叶绿体色素可以溶于有机溶剂，故可用95%的乙醇提取叶片中的色素，A正确；图甲中遮光程度越大，叶片中的色素含量越多，据此推测，该植物可通过增加叶绿素含量以增强对弱光的适应能力，B正确；由图乙可知8：00到12：00气孔导度基本不变，光合作用速率不会减小，推测净光合速率降低的原因可能是呼吸强度的增大，C错误；由图乙可知18：00时净光合速率等于0，说明此时光合作用固定CO2速率和呼吸作用释放CO2速率相等，D正确。‎ ‎　光(CO2)补偿点、饱和点的移动问题 ‎(1)光(CO2)补偿点和光(CO2)饱和点的含义 光(CO2)补偿点B是曲线与横轴的交点，光(CO2)饱和点C则是最大光合速率对应的光照强度(或CO2浓度)，位于横轴上。‎ ‎(2)环境条件对光(CO2)补偿点和光(CO2)饱和点的影响 环境条件的改变导致光合速率和呼吸速率发生不同程度的改变，导致光(CO2)补偿点、光(CO2)饱和点左移或右移。‎ ‎①若环境条件改变导致呼吸速率增加，光合速率减小，则光(CO2)补偿点B右移，光(CO2)饱和点C左移。‎ ‎②若环境条件改变导致光合速率增加，呼吸速率减小，则光(CO2)补偿点B左移，光(CO2)饱和点C右移。‎ ‎③阴生植物与阳生植物相比，光(CO2)补偿点和光(CO2)饱和点都应向左移动。‎ ‎3．已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，如图表示30 ℃时光合作用与光照强度的关系。若温度降到25 ℃(原光照强度和二氧化碳浓度不变)，理论上图中相应点a、b、d的移动方向分别是(　　)‎ A．下移、右移、上移　　　　 B．下移、左移、下移 C．上移、左移、上移 D．上移、右移、上移 解析：选C。图中a、b、d三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和在光饱和点时的光合作用强度。由题干“光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃”可知，当温度从30 ℃降到25 ℃时，细胞呼吸强度降低，a点上移；光合作用强度增强，所以光饱和点时吸收的CO2增多，d点上移。b点表示光合作用强度＝细胞呼吸强度，在25 ℃时细胞呼吸强度降低，光合作用强度增强，在除光照强度外其他条件不变的情况下要使光合作用强度仍然与细胞呼吸强度相等，需降低光照强度，即b点左移。‎ ‎4．(2020·浙江丽水中学月考)如图所示，在图甲装置A与装置B中敞口培养相同数量的小球藻，以研究光照强度(其他条件均为最适)对小球藻产生氧气的影响。装置A的曲线如图乙。据图分析，下列叙述正确的是(　　)‎ ‎　　‎ A．P点处产生的ATP可用于暗反应 B．适当降低温度，P点将下移 C．在图乙上绘制装置B的曲线，Q点应右移 D．降低CO2浓度时，在图乙上绘制装置A的曲线，R点应右移 解析：选C。P点时细胞只进行呼吸作用产生ATP，该ATP不能用于光合作用暗反应过程；适当降低温度，呼吸酶的活性随之降低，P点将上移；由于缺镁，B试管中小球藻细胞内叶绿素含量较低，所以光合作用强度等于呼吸作用强度的Q点将右移；降低CO2浓度，R点将向左下方移动。‎ ‎　开放或密闭环境中CO2含量昼夜变化情况分析 ‎(1)自然环境中一昼夜植物CO2吸收或释放速率的变化曲线分析 a点：凌晨，温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放减少。‎ b点：有微弱光照，植物开始进行光合作用。‎ bc段：光合作用强度小于细胞呼吸强度。‎ c点：上午7时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。‎ ce段：光合作用强度大于细胞呼吸强度。‎ d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。‎ e点：下午6时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。‎ ef段：光合作用强度小于细胞呼吸强度。‎ fg段：没有光照，光合作用停止，只进行细胞呼吸。‎ bf段：制造有机物的时间段。‎ ce段：积累有机物的时间段。‎ 一昼夜有机物的积累量＝S1－(S2＋S3)。‎ ‎(S1、S2、S3分别表示曲线和横轴围成的面积)。‎ ‎(2)密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线分析 注意：分析光合作用或细胞呼吸速率的变化时，应分析曲线变化趋势的快慢，也就是斜率。‎ AB段：无光照，植物只进行细胞呼吸。‎ BC段：温度降低，细胞呼吸减弱(曲线斜率下降)。‎ CD段：4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度小于细胞呼吸强度。‎ D点：随光照增强，光合作用强度等于细胞呼吸强度。‎ DH段：光合作用强度大于细胞呼吸强度。其中FG段表示“光合午休”现象。‎ H点：随光照减弱，光合作用强度下降，光合作用强度等于细胞呼吸强度。‎ HI段：光照继续减弱，光合作用强度小于细胞呼吸强度，直至光合作用完全停止。‎ I点低于A点：一昼夜，密闭容器中CO2浓度减小，即光合作用大于细胞呼吸，植物能正常生长(若I点高于A点，植物不能正确生长)。‎ ‎5．如图表示夏季晴天某植物放在密闭的玻璃罩内一昼夜CO2浓度的变化曲线(实线)，据图判断正确的是(　　)‎ A．H点时植物产生ATP的场所只有细胞质基质和线粒体 B．光合作用是从D点开始的，因为D点后CO2浓度开始下降 C．处于实线与虚线交叉点时的光合作用强度等于呼吸作用强度 D．经历一天植物体内的有机物有积累，容器内O2含量增加 解析：选D。由题图分析可知，H点是CO2浓度变化曲线的拐点，此时光合作用强度等于呼吸作用强度，植物体内产生ATP的场所应是细胞质基质、线粒体和叶绿体，A错误；D点时光合作用强度也等于呼吸作用强度，光合作用在D点前已开始，B错误；图中H、D点代表光合作用强度等于呼吸作用强度，实线与虚线的交叉点代表此时CO2浓度与起始点相同，植物体内的有机物积累量为0，C错误；与初始相比，24时CO2浓度下降，说明一天中有机物有积累，容器内O2含量增加，D正确。‎ ‎6‎ ‎．如图甲是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线并回答下列问题：‎ ‎(1)由图甲可看出大约中午12时时，光合作用强度明显减弱(C点)，其主要原因是______________________________________________________________________。‎ ‎(2)由B点到C点的过程中，短时间内C3和RuBP的变化分别是_____________________。‎ ‎(3)测得该植物的一些实验数据如下：‎ ‎30 ℃‎ ‎15 ℃黑暗5 h 一定光照15 h 黑暗下5 h 吸收CO2 660 mg 释放CO2 220 mg 释放CO2 110 mg 若该植物处于白天均温30 ℃，晚上均温15 ℃，有效日照12 h的环境下，该植物一昼夜积累的葡萄糖的量为________mg。‎ ‎(4)将该植物置于一密闭的容器内一昼夜，此过程中容器内O2的相对含量变化如图乙所示。据图回答下列问题：‎ ‎①图乙中植株光合作用释放的O2量和呼吸作用消耗的O2量相等的点是______________。‎ ‎②该植株经过一昼夜后，能否积累有机物？________，理由是___________________。‎ 解析：(1)夏季中午温度高，植物蒸腾作用比其他时间强，导致部分气孔关闭，CO2吸收量减少，光合作用强度减弱。(2)由(1)知，B点到C点光合作用强度减弱的根本原因是植物吸收的CO2减少，光合作用的碳反应阶段CO2固定减少，C3生成量减少，而RuBP消耗量减少，由此得出在光合作用的动态变化中，C3减少、RuBP增加。(3)CO2吸收量代表的是净光合量，注意题目中白天和晚上对应的温度，结合题意计算CO2的吸收量为(660/15)×12－(110/5)×12＝264(mg)，一昼夜积累的葡萄糖的量为(264×180)/(6×44)＝180(mg)。(4)①分析曲线可知，AB段(不含B点)和CD段(不含C点)，密闭容器内O2含量呈下降趋势，‎ 说明光合作用强度小于细胞呼吸强度；BC段(不含B、C点)，密闭容器内O2含量呈上升趋势，说明光合作用强度大于呼吸作用强度；B、C点为转折点，所以B点、C点是光合作用强度等于呼吸作用强度的点。②能否积累有机物，是看一昼夜总的光合作用和呼吸作用的大小，可以通过一昼夜CO2或O2的变化量来判断，本题是比较A点、D点O2的相对含量：D点O2的相对含量低于A点O2的相对含量，说明一昼夜O2的消耗量大于O2的生成量，即一昼夜总的光合作用小于呼吸作用，所以植物不能积累有机物。‎ 答案：(1)温度高，蒸腾作用强，导致部分气孔关闭，CO2吸收量减少，光合作用强度减弱　(2)C3减少、RuBP增多　(3)180　(4)①B点和C点　②不能　因为一昼夜O2的消耗量大于O2的生成量，说明该植物一昼夜呼吸作用大于光合作用 以净光合速率的大小来判断植物能否正常生长 ‎(自然状态下以一天24小时为单位)‎ ‎(1)净光合速率大于0时，植物因积累有机物而正常生长。‎ ‎(2)净光合速率等于0时，植物因无有机物积累不能生长。‎ ‎(3)净光合速率小于0时，植物因有机物量减少而不能生长，且长时间处于此种状态下植物将死亡。　 ‎ ‎　光合作用和细胞呼吸实验探究 光合作用和细胞呼吸实验探究中常用 实验条件的控制方法 实验条件 控制方法 增加水中O2‎ 泵入空气或吹气或 放入绿色水生植物 减少水中O2‎ 容器密封或油膜 覆盖或用凉开水 除去容器中CO2‎ 氢氧化钠溶液 除去叶中原有淀粉 置于黑暗环境中 除去叶中叶绿素 酒精隔水加热 除去光合作用对 细胞呼吸的干扰 给植株遮光 得到单色光 棱镜色散或薄膜滤光 ‎7．(2020·宁波新高考选考模拟)‎ 为探究某植物生长的最佳光强度，设计下图所示的实验装置进行有关实验，下列叙述正确的是(　　)‎ A．光合作用产生O2的速率可以用单位时间内装置中液滴移动距离来表示 B．若装置中的液体为NaOH溶液，给予黑暗条件，图中液滴移动距离即为厌氧呼吸消耗的O2量 C．为使测得的O2变化量更精确，该装置烧杯中应盛放CO2缓冲液，还应增加对照装置，换死亡的同种植物幼苗替代装置中的植物幼苗 D．为了探究光强度对光合作用的影响，调节白炽灯的光强度，只有在达到全日照光强时液滴向右移动量才最大 解析：选C。实验过程中，用单位时间内装置中液滴移动距离来表示净光合作用速率，A错误；如果用装置烧杯中放入的氢氧化钠溶液来吸收细胞呼吸产生的二氧化碳，并对植物进行遮光处理，此时液滴移动的距离是需氧呼吸的大小，B错误；若测量指标为装置中氧气含量的变化，则氧气为自变量，二氧化碳为无关变量，所以装置中的小烧杯中的蒸馏水应该换成二氧化碳缓冲液或碳酸氢钠溶液，以保证单一变量是氧气浓度。该实验需要设置对照试验，具体为该装置的容器和小烧杯中应分别放入死的植物幼苗和二氧化碳缓冲液，C正确；调节白炽灯的光强度，可以探究光强度对光合作用的影响，当一定光照强度下，但在达到全日照光强度之前，光合作用已达到光饱和时的速率，D错误。‎ ‎8．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 min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______________，装置乙作为对照。‎ ‎②把甲、乙装置放在_________________________________________。‎ ‎③30 min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 min后，记录的甲、乙装置中红墨水滴移动情况如表：‎ 实验30 min后红墨水滴移动情况 测定植物呼吸作用强度 甲装置 ‎____(填“左”或“右”)移1.5 cm 乙装置 右移0.5 cm 测定植物净光合作用强度 甲装置 ‎____(填“左”或“右”)移4.5 cm 乙装置 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)。‎ 解析：要测定光合作用强度必须先测定呼吸作用强度，在测定呼吸作用强度时一定要将实验装置置于黑暗条件下，使植物只进行呼吸作用。用NaOH溶液除去玻璃钟罩内的CO2，植物进行呼吸作用消耗一定量的O2，释放等量的CO2，而CO2被NaOH溶液吸收，根据一定时间内玻璃钟罩内气体体积的减少量即可计算出呼吸作用强度。在测定净光合作用强度时要满足光合作用所需的条件：充足的光照、一定浓度的CO2(由NaHCO3溶液提供)，光合作用过程中消耗一定量CO2，产生等量O2，而NaHCO3溶液可保证装置内CO2浓度的恒定，因此，玻璃钟罩内气体体积的变化只受O2释放量的影响，而不受CO2气体减少量的影响。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＝4(g/h)；净光合速率为(4.5－0.5)×2＝8(g/h)，白天光照15 h的净光合作用量是8×15＝120(g)，一昼夜葡萄糖的积累量等于15 h的光合作用实际产生量减去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)。‎ 答案：(1)①NaOH溶液　②遮光　(2)①NaHCO3溶液 ‎②光照充足、温度等相同且适宜的环境中　(3)左　右　(4)4　84‎ ‎1．在天气晴朗的夏季，将用全素营养液培养的植株放入密闭的玻璃罩内放在室外进行培养。每隔一段时间用CO2浓度检测仪测定玻璃罩内CO2浓度，绘制成下图所示的曲线(水平虚线表示实验开始时玻璃罩内CO2浓度)。据图得出的判断不正确的是(　　)‎ A．d点和h点表示光合速率等于呼吸速率 B．bc段和ab段曲线斜率差异可能主要是温度造成的 C．光合速率最大值可能出现在h点 D．呼吸速率最小值可能出现在b点 解析：选C。图中d点和h点时，玻璃罩内的CO2浓度达到平衡，此时光合速率等于呼吸速率，A项正确；在夜间只进行细胞呼吸，但是ab段上升速率快，而bc段变缓，这是由于凌晨温度较低，细胞呼吸减弱，B项正确；h点时光合作用积累的有机物最多，但光合速率不是最大，C项错误；b点之前，CO2增加的速率快，b点之后，CO2增加的速率慢，因此呼吸速率最小值可能出现在b点，D项正确。‎ ‎2．科研人员检测晴朗天气下露地栽培和大棚栽培的油桃的光合速率(Pn)日变化情况，并将检测结果绘制成下图。下列相关说法错误的是(　　)‎ A．光照强度增大是导致ab段、lm段Pn增加的主要原因 B．致使bc段、mn段Pn下降的原因是气孔关闭 C．致使ef段、op段Pn下降的原因是光照逐渐减弱 D．适时浇水、增施农家肥是提高大田作物产量的重要措施 答案：B ‎3．(2020·浙江省温岭中学高三月考)如图是夏季连续两昼夜内，某野外植物CO2吸收量和释放量的变化曲线图。S1～S5表示曲线与x轴围成的面积。下列叙述错误的是(　　)‎ A．图中B点和I点，该植物的光合作用强度和呼吸作用强度相同 B．图中DE段不是直线的原因是夜间温度不稳定，影响植物的呼吸作用 C．如果S1＋S3＋S5>S2＋S4，表明该植物在这两昼夜内有机物的积累为负值 D．图中S2明显小于S4，造成这种情况的主要外界因素最可能是CO2浓度 解析：选D。图中B点和I点，植物CO2的吸收量和释放量都为0，说明植物的净光合作用等于0，即该植物的光合作用强度和呼吸作用强度相同；图中DE段不是直线的原因是夜间温度不稳定，温度影响酶的活性，进而影响植物的呼吸作用强度；如果S1＋S3＋S5＞S2＋S4，植物的呼吸作用强度大于光合作用强度，表明该植物在这两昼夜内有机物的积累为负值；图中S2明显小于S4，造成这种情况的主要外界因素最可能是光强度不同。‎ ‎4．(2020·浙江名校协作体高三模拟)在光照恒定、温度最适条件下，某研究小组用下图一的实验装置测量一小时密闭容器中CO2的变化量，绘成曲线如图二所示。下列叙述错误的是(　　)‎ A．A～B段，叶绿体中ADP从基质向类囊体膜运输 B．该绿色植物前30分钟真正光合速率平均为50 ppm CO2/min C．适当提高温度进行实验，该植物光合作用的光饱和点将下降 D．若第10 min时突然黑暗，叶绿体基质中3－磷酸甘油酸的含量将增加 解析：选B。前30 min CO2含量1 680 ppm下降到180 ppm，表观光合速率为(1 680－180)÷30＝50 ppm CO2/min，而后30 min呼吸速率为(600－180)÷30＝14 ppm CO2/min，由于温度恒定，所以真正光合速率为50＋14＝64 ppm CO2/min。　‎ ‎5．(2020·浙江丽水诊断)为了探究不同遮光和温度处理对水稻光合作用的影响，研究小组将生长发育状况一致的A品种水稻均分为6组并置于人工气候室中培养。1组模拟田间环境(对照组)，另5组分别如下表处理(实验组)，在维持CO2浓度等条件与对照组相同的条件下培养一段时间。测定各组叶片的净光合速率结果如下：‎ 实验编号 对照组 实验组一 实验组二 实验组三 实验组四 实验组五 实验 处理 遮光比例 不遮光 不遮光 遮光30%‎ 遮光30%‎ 遮光50%‎ 遮光50%‎ 温度(℃)‎ ‎25‎ ‎30‎ ‎25‎ ‎30‎ ‎25‎ ‎30‎ 实验结果 净光合速率[mgCO2/ (dm2·h)]‎ ‎11.25‎ ‎9.12‎ ‎24.90‎ ‎21.50‎ ‎13.51‎ ‎10.40‎ 注：A品种水稻光合作用的最适温度为25 ℃，呼吸作用的最适温度为35 ℃。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)根据本实验结果，可以推测对水稻光合速率影响较大的环境因素是________________，其依据是________________________________________________________________。‎ ‎(2)在实验中，为使实验组三的水稻光合作用强度升高，可考虑的措施是适当提高________(填“光照强度”“CO2浓度”或“温度”)。‎ ‎(3)从细胞代谢角度分析，在遮光比例相同时，温度由25 ℃升高到30 ℃时净光合速率降低的原因是______________________________________。‎ ‎(4)某小组研究弱光胁迫水稻光合产物向子粒转运的影响情况，做了如下实验：在灌浆期，当对照组、实验组二、实验组四的水稻叶片分别固定等量的14CO2后，在24 h内对三组水稻的等量叶片和子粒进行放射性强度检测，结果发现对照组与实验组二、实验组四相比，叶片放射性强度低、子粒放射性强度高。根据这一结果能够得到的初步结论是________________________________________________________________________。‎ 答案：(1)光照强度　在温度不变的情况下，改变遮光比例净光合速率变化较大 ‎(2)CO2浓度 ‎(3)光合作用速率(强度)减弱，呼吸作用速率(强度)增强 ‎(4)弱光(遮光)胁迫水稻光合产物向子粒的转运减弱