2019高考生物一輪復習 第12講 提升課——與光合作用相關的探究實驗突破教案 新人教版必修1.doc

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第12講　提升課——與光合作用相關的探究實驗突破 　探究光照強度對光合作用強度的影響 1．實驗原理 (1)在光照下，綠色植物通過光合作用產(chǎn)生O2。 (2)若葉片中的氣體逸出，細胞間隙充滿了水，浮力減小，葉片就會沉到水底；若光合作用產(chǎn)生的O2充斥在葉片的細胞間隙中，浮力增大，葉片會從水底浮起。 (3)光照強度不同，則光反應產(chǎn)生O2的速率不同，葉片上浮的時間也不同。 2．實驗步驟及操作 實驗步驟 主要操作 (1)制備小圓形葉片 將綠色菠菜葉片用直徑為1 cm的打孔器打出小圓形葉片30片 (2)排出細胞間隙中的氣體 將小圓形葉片和適量清水置于注射器中，用手堵住注射器前端的小孔并緩緩拉動活塞，使小圓形葉片內(nèi)的氣體逸出，重復幾次 (3)分裝小圓形葉片 將小圓形葉片各10片，分別放入暗處盛有20 mL富含CO2的清水的3個小燒杯中。這時的葉片因為細胞間隙充滿了水，所以全部沉到水底 (4)控制自變量(光照強度) 把三個燒杯分別放在距離臺燈位置10 cm、20 cm、30 cm(對應編號為1、2、3)的三個位置上，打開臺燈 (1)選擇的葉片厚薄、顏色、鮮嫩程度要盡可能一致。 (2)打孔時要避開大的葉脈，因為葉脈中沒有葉綠體，而且會延長小圓形葉片上浮的時間，影響實驗結(jié)果的準確性。 (3)燒杯放置時前一個燒杯不能給后一個燒杯造成光照阻擋。　 1．取生長旺盛的綠葉，利用打孔器打出一批直徑為1 cm的葉圓片，將葉圓片細胞間隙中的氣體排出后，平均分裝到盛有等量的不同濃度NaHCO3溶液的培養(yǎng)皿底部，置于光溫恒定且適宜的條件下，如圖甲。測得各組培養(yǎng)皿中葉圓片上浮至液面所用的時間如圖乙。下列分析不正確的是(　　) A．a(chǎn)～b段隨著NaHCO3溶液濃度的增加，類囊體薄膜上水的分解速率逐漸增大 B．c～d段隨著NaHCO3溶液濃度的增加，葉綠體基質(zhì)中C3的生成速率逐漸減弱 C．c～d段隨著NaHCO3溶液濃度的增加，單個葉圓片有機物的積累速率逐漸減小 D．a(chǎn)～d段如果增加光照強度或溫度，都能明顯縮短葉圓片上浮至液面所用的時間 解析：選D。a～b段隨著NaHCO3溶液濃度的增加，葉圓片上浮至液面所用的時間不斷縮短，說明氧氣生成速率不斷提高，因此類囊體薄膜上水的分解速率逐漸增大，A正確；c～d段隨著NaHCO3溶液濃度的增加，葉圓片上浮至液面所用的時間不斷延長，說明氧氣生成速率在降低，即光合速率減弱，因此葉綠體基質(zhì)中C3的生成速率逐漸減弱，單個葉圓片有機物的積累速率也在逐漸減小，B、C正確；題中裝置置于光溫恒定且適宜的條件下， 如果增加光照強度或溫度，都會使光合速率降低，導致葉圓片上浮至液面的時間延長，D錯誤。 2．(2017南京模擬)如圖表示測定金魚藻光合作用強度的實驗密閉裝置，氧氣傳感器可監(jiān)測O2濃度的變化，下列敘述錯誤的是(　　) A．該實驗探究不同單色光對光合作用強度的影響 B．加入NaHCO3溶液是為了吸收細胞呼吸釋放的CO2 C．拆去濾光片，單位時間內(nèi)氧氣傳感器測到的O2濃度高于單色光下O2濃度 D．若將此裝置放在黑暗處，可測定金魚藻的細胞呼吸強度 解析：選B。分析圖示裝置可知，自變量是不同的單色光，因變量為盛氣裝置中O2的多少，因而該實驗可探究不同單色光對光合作用強度的影響，A項正確；加入NaHCO3溶液是為了給金魚藻進行光合作用提供原料CO2，B項錯誤；拆去濾光片，給予自然光照，光合作用較任一單色光照的光合作用都強，因而單位時間內(nèi)氧氣傳感器測到的O2濃度高于單色光下O2濃度，C項正確；若將此裝置放在黑暗處，金魚藻只進行細胞呼吸，不進行光合作用，因而可通過測定盛氣裝置中O2的減少量，測定金魚藻的細胞呼吸強度，D項正確。 　植物光合速率與呼吸速率的實驗測定常用方法 “裝置圖法”——測定光合作用、細胞呼吸速率 [方法解讀] [分析] 1．實驗原理 因呼吸作用類型不同，瓶內(nèi)氣壓增大、減小或不變，可通過液滴的右移、左移或不動來呈現(xiàn)；也可根據(jù)光照強度不同，通過光合作用與呼吸作用的大小導致瓶內(nèi)氣壓變化而引起液滴位置的變化來呈現(xiàn)。 2．裝置比較——單一變量的控制及作用 裝置1 裝置2 裝置3 材料 發(fā)芽的種子 發(fā)芽的種子 煮熟的種子 試劑 20%NaOH 溶液5 mL 蒸餾水 5 mL 蒸餾水 5 mL 導致瓶內(nèi) 氣壓變化的氣體 O2(因CO2被吸收)(呼吸引起) CO2－O2 (差值) (呼吸引起) 作用 物理誤差的校正 對照 (裝置1和2) 等量NaOH溶液和蒸餾水，單一變量控制 對照 (裝置2和3) 等量萌發(fā)的種子和煮熟的種子，單一變量控制 3．探究光合作用和呼吸作用與光照強度的關系(用裝置1改進) (1)裝置需改動的地方有三處 ①將“發(fā)芽的種子”換成能進行光合作用的材料。 ②將“NaOH溶液”換成“NaHCO3溶液”，以保證裝置中CO2的相對穩(wěn)定。 ③置于不同的光照強度下，觀察液滴移動。 (2)結(jié)果分析 ①若著色液滴右移，說明光照較強，光合作用強度大于細胞呼吸強度，釋放O2使瓶內(nèi)氣壓增大； ②若著色液滴左移，說明光照較弱，細胞呼吸強度大于光合作用強度，吸收O2使瓶內(nèi)氣壓減??； ③若著色液滴不動，說明在此光照強度下光合作用強度等于細胞呼吸強度，釋放的O2量等于吸收的O2量，瓶內(nèi)氣壓不變。 4．探究細胞呼吸狀況所用實驗裝置及結(jié)果分析 (1)欲測定與確認某生物的呼吸類型，應設置兩套呼吸裝置，即裝置1和裝置2。如果使用的生物材料是幼苗，則實驗裝置需要遮光。 (2)結(jié)果與分析 ①若裝置1液滴左移，裝置2液滴不動，則表明所測生物只進行有氧呼吸(因有氧呼吸產(chǎn)CO2量與耗O2量相等)。 ②若裝置1液滴不動，裝置2液滴右移，則表明所測生物只進行無氧呼吸。 ③若裝置1液滴左移，裝置2液滴右移，則表明該生物既進行有氧呼吸，又進行無氧呼吸。 ④裝置1與裝置2液滴均左移，則呼吸過程中O2吸收量大于CO2釋放量，呼吸底物中可能有脂肪參與(與糖類相比，脂肪C、H比例高，O的比例低，故氧化分解釋放相同CO2時，脂肪消耗的O2多，故CO2/O2<1；而葡萄糖只進行有氧呼吸時，CO2/O2＝1；若有氧呼吸和無氧呼吸同時進行，則CO2/O2>1)。 (3)為使實驗結(jié)果精確，排除實驗誤差還應設置裝置3，以便校正。 (4)進行結(jié)果與結(jié)論的描述時應“先結(jié)果后結(jié)論”，而不是“先結(jié)論后結(jié)果”，如上。 【命題突破】 1．(2017鄭州高三第二次聯(lián)考)某生物興趣小組對萌發(fā)的種子的細胞呼吸方式進行了探究，實驗裝置如圖所示。實驗開始后觀察著色滴的變化。 (1)20%的NaOH的作用為________________。 (2)在裝置中分別放置100粒萌發(fā)的小麥種子，如果裝置1中的著色滴向________(填“左”或“右”)移動，裝置2中的著色滴不移動，則說明此時萌發(fā)的小麥種子的細胞呼吸方式為________。如果裝置2中著色滴移動，開始后一段時間內(nèi)移動速度逐漸加快，則說明小麥種子________________________。 (3)若在裝置中分別放置100粒萌發(fā)的玉米種子，實驗進行一段時間后，裝置1、2的液滴都不再移動，且玉米種子仍保持生物活性，則可推測此時的細胞呼吸產(chǎn)物是____________。 (4)為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的實驗誤差，應如何設置對照組？ ________________________________________________________________________。 解析：(1)NaOH用來吸收CO2，則裝置1中著色滴的移動表示氧氣變化量。(2)裝置2中著色滴的移動是呼吸消耗的O2和產(chǎn)生的CO2的差值引起的，若該裝置中著色滴不動，說明小麥種子呼吸消耗的O2量和產(chǎn)生的CO2量相等，即種子進行有氧呼吸，裝置1中由于消耗氧氣，則著色滴左移。裝置2中著色滴移動，說明種子進行了無氧呼吸，移動速度加快，說明無氧呼吸強度增強。(3)裝置1中著色滴不移動，說明不存在有氧呼吸；裝置2中著色滴不移動，玉米種子保持活性，說明無氧呼吸不產(chǎn)生氣體，則無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸。(4)為防止外界氣壓、溫度等物理因素引起實驗誤差，應增加一組滅活的種子、其他實驗條件不變的裝置進行校正。 答案：(1)吸收CO2　(2)左　有氧呼吸　無氧呼吸強度增強(或無氧呼吸速度增大)　(3)乳酸　(4)其他條件不變，將種子滅活(如煮熟的種子、死種子，答案合理即可) 2．某轉(zhuǎn)基因作物有很強的光合作用能力。某中學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，并分析回答有關問題： (1)先測定植物的呼吸作用強度，方法步驟如下： ①甲、乙兩裝置的D中都放入________，裝置乙作為對照。 ②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。 ③30 min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： ①甲、乙兩裝置的D中放入______________________。 ②把甲、乙裝置放在________________。 ③30 min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 min后，記錄的甲、乙裝置中紅墨水滴移動情況如表： 實驗30 min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 測定植物凈光合作用強度 甲裝置 ____(填“左”或“右”)移4．5 cm 乙裝置 右移0．5 cm (4)假設紅墨水滴每移動1 cm，植物體內(nèi)的葡萄糖增加或減少1 g，那么該植物的呼吸速率是________g/h；白天光照15 h。一晝夜葡萄糖的積累量是________g(不考慮晝夜溫差的影響)。 解析：要測定光合作用強度必須先測定呼吸作用強度，在測定呼吸作用強度時一定要將實驗裝置置于黑暗條件下，使植物只進行呼吸作用。用NaOH溶液除去玻璃鐘罩內(nèi)的CO2，植物進行呼吸作用消耗一定量的O2，釋放等量的CO2，而CO2被NaOH溶液吸收，根據(jù)一定時間內(nèi)玻璃鐘罩內(nèi)氣體體積的減少量即可計算出呼吸作用強度。在測定凈光合作用強度時要滿足光合作用所需的條件：充足的光照、一定濃度的CO2(由NaHCO3溶液提供)，光合作用過程中消耗一定量CO2，產(chǎn)生等量O2，而NaHCO3溶液可保證裝置內(nèi)CO2濃度的恒定，因此，玻璃鐘罩內(nèi)氣體體積的變化只受O2釋放量的影響，而不受CO2氣體減少量的影響。對照實驗裝置乙中紅墨水滴右移是環(huán)境因素(如氣壓等)對實驗產(chǎn)生影響的結(jié)果，實驗裝置甲同樣也受環(huán)境因素的影響，因此，植物呼吸作用消耗O2量等于玻璃鐘罩內(nèi)氣體體積的改變量，即該植物的呼吸速率為(1．5＋0．5)2＝4(g/h)；凈光合速率為 (4．5－0．5)2＝8(g/h)，白天光照15 h的凈光合作用量是815＝120(g)，一晝夜葡萄糖的積累量等于15 h的光合作用實際產(chǎn)生量減去24 h的呼吸作用消耗量，等同于15 h的凈光合作用量減去9 h的呼吸作用消耗量，即120－49＝84(g)。 答案：(1)①NaOH溶液　②遮光　(2)①NaHCO3溶液，裝置乙作為對照?、诠庹粘渥恪囟鹊认嗤疫m宜的環(huán)境中　(3)左　右　(4)4　84 “黑白瓶”——測透光、不透光兩瓶中氧氣的剩余量 [方法解讀] “黑瓶”不透光，測定的是有氧呼吸量；“白瓶”透光，給予光照，測定的是凈光合作用量?！昂诎灼俊痹囶}是一類通過凈光合作用強度和有氧呼吸強度推算總光合作用強度的試題。一般規(guī)律如下： ①總光合作用量(強度)＝凈光合作用量(強度)＋有氧呼吸消耗量(強度)。 ②有初始值的情況下，黑瓶中氧氣的減少量(或二氧化碳的增加量)為有氧呼吸量；白瓶中氧氣的增加量(或二氧化碳的減少量)為凈光合作用量；二者之和為總光合作用量。 ③沒有初始值的情況下，白瓶中測得的現(xiàn)有量－黑瓶中測得的現(xiàn)有量＝總光合作用量。 【命題突破】 3．(2017德陽一診)某研究小組從當?shù)匾缓吹哪骋簧疃热〉靡煌八畼?，分裝于六對黑白瓶中，剩余的水樣測得原初溶解氧的含量為10 mg/L，白瓶為透明玻璃瓶，黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶，將它們分別置于六種不同的光照條件下，24小時后，實測獲得六對黑白瓶中溶解氧的含量，記錄數(shù)據(jù)如表，以下說法正確的是(　　) 光照強度(klx) 0(黑暗) a b c d e 白瓶溶氧量(mg/L) 3 10 16 24 30 30 黑瓶溶氧量(mg/L) 3 3 3 3 3 3 ①若只考慮光照強度，該深度湖水中所有生物在晚上8 h內(nèi)呼吸消耗O2的量為7/3 mg ②光照強度為a klx時，該水層生物產(chǎn)氧量與生物耗氧量可維持動態(tài)平衡 ③當該水層中的溶氧量達到30 mg/L時，光照強度將不再成為限制溶氧量增加的主要因素 ④若將e klx光照下的白瓶置于b klx光照下，瓶中光合生物細胞的C3含量會增加，C5含量會減少 A．①②③　　　　　　　 B．②③④ C．①③④ D．①②④ 解析：選B。黑瓶中溶解氧的含量降低為3 mg/L的原因是：黑瓶沒有光照，植物不能進行光合作用產(chǎn)生氧，其中的生物呼吸消耗O2，該瓶中所有生物細胞呼吸消耗的O2量為：原初溶氧量－24小時后氧含量，即10－3＝7(mg/L24h)，故該深度湖水中生物在晚上8 h內(nèi)呼吸消耗O2的量為7/3 (mg/L)，而所有生物O2消耗量需乘以體積，①錯誤；光照強度為a klx時，白瓶中溶氧量不變，說明植物光合作用產(chǎn)生的氧剛好用于所有生物的呼吸作用消耗，故光照強度為a klx時，該水層生物產(chǎn)氧量與生物耗氧量可維持動態(tài)平衡，②正確；由表中數(shù)據(jù)可知，當該水層中的溶氧量達到30 mg/L時，白瓶中含氧量不再增加，所以此時光照強度將不再成為限制溶氧量增加的主要因素，③正確；若將e klx光照下的白瓶置于b klx光照下，光照減弱，光反應產(chǎn)生的[H]和ATP減少，C3的還原減慢，CO2的固定繼續(xù)進行，所以瓶中光合生物細胞的C3含量會增加，C5含量會減少，④正確。 “半葉法”——測光合作用有機物的生產(chǎn)量 [方法解讀] 例如：某研究小組采用“半葉法”對番茄葉片的光合作用強度進行測定，如圖所示?！鞍肴~法”的原理是將對稱葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做處理，并采用適當?shù)姆椒?可先在葉柄基部用熱水或熱石蠟液燙傷或用呼吸抑制劑處理)阻止兩部分的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。在適宜光照下照射數(shù)小時后，在A、B的對應部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，獲得相應數(shù)據(jù)，則可計算出該葉片的光合作用強度，其單位是mg/(dm2h)。若M＝MB－MA，則M表示B葉片被截取部分在數(shù)小時后光合作用合成的有機物總量。 【命題突破】 4．取某種植物生長狀態(tài)一致的新鮮葉片，用打孔器將葉片打出若干圓片，圓片平均分成甲、乙、丙三組。甲組立即烘干處理并測得圓片干重為A，乙組保持濕潤且置于一個黑暗密閉裝置內(nèi)，丙組保持濕潤且置于一個密閉裝置內(nèi)并給予適宜強度的光照。乙組和丙組其他條件一致，一小時后，測得乙裝置內(nèi)圓片干重為B，丙裝置內(nèi)圓片干重為C。下列敘述正確的是(　　) A．C－A為圓片葉肉細胞一小時內(nèi)的真正光合速率 B．C－B為圓片葉肉細胞一小時內(nèi)的凈光合速率 C．A－B為圓片葉肉細胞一小時內(nèi)的呼吸速率 D．實驗過程中，乙組圓片葉肉細胞呼吸速率保持恒定 解析：選C。C－A為圓片葉肉細胞一小時內(nèi)的凈光合速率；C－B為圓片葉肉細胞一小時內(nèi)的真正光合速率；A－B為圓片葉肉細胞一小時內(nèi)的呼吸速率；乙裝置隨著O2濃度下降，葉肉細胞呼吸速率也下降。 酸堿指示劑顯色法驗證光合速率與呼吸速率 [方法解讀] 在NaHCO3溶液中，加入BTB等酸堿指示劑，BTB的弱堿性溶液顏色可隨其中CO2濃度的增高，其顏色由藍→綠→黃，在不同的光照強度下，觀察其顏色變化。 【命題突破】 5．(2016高考全國卷甲，31)BTB是一種酸堿指示劑，BTB的弱堿性溶液顏色可隨其中CO2濃度的增高而由藍變綠再變黃。某同學為研究某種水草的光合作用和呼吸作用，進行了如下實驗：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成藍色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液變成淺綠色，之后將等量的淺綠色溶液分別加入到7支試管中。其中6支加入生長狀況一致的等量水草，另一支不加水草，密閉所有試管。各試管的實驗處理和結(jié)果見表。 試管編號 1 2 3 4 5 6 7 水草 無 有 有 有 有 有 有 距日光燈的 距離(cm) 20 遮光* 100 80 60 40 20 50 min后 試管中溶 液的顏色 淺綠色 X 淺黃色 黃綠色 淺綠色 淺藍色 藍色 遮光*是指用黑紙將試管包裹起來，并放在距日光燈100 cm的地方。 若不考慮其他生物因素對實驗結(jié)果的影響，回答下列問題： (1)本實驗中，50 min后1號試管的溶液是淺綠色，則說明2至7號試管的實驗結(jié)果是由________________________________________引起的；若1號試管的溶液是藍色，則說明2至7號試管的實驗結(jié)果是________(填“可靠的”或“不可靠的”)。 (2)表中X代表的顏色應為________(填“淺綠色”“黃色”或“藍色”)，判斷依據(jù)是 ________________________________________________________________________ ________________________。 (3)5號試管中的溶液顏色在照光前后沒有變化，說明在此條件下水草 ________________________________________________________________________。 解析：(1)1號試管中沒有水草，2至7號試管中均有水草，且2號試管沒有光照，其中的水草只進行呼吸作用，其余試管中的水草同時進行光合作用和呼吸作用，所以與1號試管對照，2至7號試管的實驗結(jié)果是由不同光強下水草的光合作用和呼吸作用引起的。若1號試管的溶液是藍色，說明在沒有水草的條件下，光照會導致溶液中CO2濃度發(fā)生變化，則2至7號試管的實驗結(jié)果是不可靠的。(2)2號試管遮光處理，其中的水草不進行光合作用，只進行呼吸作用，故2號試管溶液中CO2濃度高于3號試管，所以2號試管中溶液應呈現(xiàn)黃色。(3)5號試管中的溶液顏色在照光前后沒有變化，說明其中水草的光合作用強度等于呼吸作用強度，吸收與釋放的CO2量相等。 答案：(1)不同光強下水草的光合作用和呼吸作用(其他合理答案也可)　不可靠的 (2)黃色　水草不進行光合作用，只進行呼吸作用，溶液中CO2濃度高于3號試管 (3)光合作用強度等于呼吸作用強度，吸收與釋放的CO2量相等 課時作業(yè) 1．(2017湘陰一中第一次月考)現(xiàn)有四個實驗裝置，若要驗證綠色開花植物產(chǎn)生O2需要光和驗證O2由綠色植物釋放，則應選用的實驗組合分別是(　　) A．①②，①③　　　　　　　 B．②③，①② C．②④，①③ D．②③，③④ 解析：選B。要驗證綠色開花植物產(chǎn)生O2需要光照，實驗的自變量應該是有光或無光，因此需要選擇裝置②③；驗證O2由綠色植物釋放，自變量為是否具有植物，光照條件是無關變量，因此需要選擇①②裝置。 2．利用如圖實驗裝置進行與光合作用有關的實驗，下列敘述正確的是(　　) 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，可以用不同濃度的碳酸氫鈉溶液進行實驗 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)生速率的變化 解析：選C。試管中收集的氣體量是光合作用的凈產(chǎn)氧量，A錯誤；在光下有氣泡產(chǎn)生不能確定是光合作用產(chǎn)生的氧氣，B錯誤；為了探究二氧化碳濃度對光合作用的影響，可以用不同濃度的碳酸氫鈉溶液進行實驗，C正確；探究光照強度對光合作用的影響時，距光源不同距離，應設置不同裝置，觀察氣泡產(chǎn)生速率的變化，D錯誤。 3．(2017河南實驗中學質(zhì)檢)利用溴甲酚紫指示劑[酸堿指示劑，pH變色范圍：5．2(黃色)～6．8(紫色)]檢測金魚藻生活環(huán)境中氣體含量變化的實驗操作如圖，相關敘述不正確的是(　　) A．黑暗處理的目的是使金魚藻不進行光合作用 B．溴甲酚紫指示劑變?yōu)辄S色是因為溶液pH減小 C．圖中實驗操作3～5能證明光合作用吸收CO2 D．該實驗可證明呼吸作用釋放CO2，光合作用釋放O2 解析：選D。根據(jù)2～3過程可知，黑暗中金魚藻只進行細胞呼吸，產(chǎn)生CO2使pH下降，導致指示劑由紫色變?yōu)辄S色，A、B項正確；根據(jù)3～5過程可知，在適宜的光照條件下，金魚藻光合作用強度大于呼吸作用強度，吸收CO2，使pH上升，導致指示劑由黃色變?yōu)樽仙珻正確；在本實驗中，證明了綠色植物進行光合作用吸收CO2，并沒有證明光合作用釋放O2，D錯誤。 4．某一生物興趣小組利用如圖裝置(若干個)開展了有關光合作用和細胞呼吸的實驗研究。實驗開始時，打開活塞開關使水柱液面平齊，然后關閉活塞開關，4小時后，觀察記錄實驗數(shù)據(jù)如表。下列敘述錯誤的是(　　) 組號 植物 部位 光質(zhì)(強度相 同且適宜) 溫度 (℃) 兩側(cè)水柱 高度差 (mL/4 h) a 天竺葵 葉 紅 25 240 b 天竺葵 葉 黃 25 30 c 紫羅蘭 葉 紅 25 160 d 紫羅蘭 葉 黃 25 20 A．實驗的自變量是植物的種類和光質(zhì) B．若要研究不同植物的光合作用，應選a組和c組 C．若燒杯中加入的是CO2的緩沖液，則U型管兩側(cè)的高度差是由于O2的變化引起的 D．a(chǎn)組天竺葵的凈光合速率為120 mL/h 答案：D 5．(2017四川成都七中入學考試)某興趣小組設計了如圖所示的實驗裝置若干組，室溫25 ℃下進行了一系列的實驗，對實驗過程中裝置條件及結(jié)果的敘述，錯誤的是(　　) A．若X溶液為CO2緩沖液并給予光照，液滴移動距離可表示凈光合作用強度大小 B．若要測真正光合作用強度，需另加設一裝置遮光處理，X溶液為NaOH溶液 C．若X溶液為清水并給予光照，光合作用大于細胞呼吸時，液滴右移 D．若X溶液為清水并遮光處理，消耗的底物為脂肪時，液滴左移 解析：選C。當裝置給予光照時，裝置內(nèi)植物既進行光合作用也進行呼吸作用，CO2緩沖液可保持裝置內(nèi)CO2濃度不變，那么液滴移動距離即表示凈光合作用產(chǎn)生O2的多少，A正確；真正光合作用速率＝凈光合速率＋呼吸速率，測呼吸速率需另加設一裝置遮光處理(不能進行光合作用)，為去除有氧呼吸產(chǎn)生CO2的干擾，將X溶液更換為NaOH溶液，那么測得液滴移動距離即為有氧呼吸消耗O2的量，B正確；若X溶液為清水并給予光照，裝置內(nèi)植物光合作用吸收的CO2量＝釋放O2量，植物有氧呼吸吸收的O2量＝釋放的CO2量，液滴不移動，C錯誤；若X溶液為清水并遮光處理，植物只進行有氧呼吸，但由于消耗的底物為脂肪，其消耗O2的量大于產(chǎn)生CO2的量，液滴向左移動，D正確。 6．(2017湖南長沙聯(lián)考)某學校生物興趣小組用伊樂藻進行光合作用的實驗，將一枝伊樂藻浸在加有適宜培養(yǎng)液的大試管中，以白熾燈作為光源，移動白熾燈調(diào)節(jié)其與大試管的距離，分別在10 ℃、20 ℃和30 ℃下進行實驗，觀察并記錄不同距離下單位時間枝條產(chǎn)生的氣泡數(shù)目，結(jié)果如圖所示。下列相關敘述不正確的是(　　) A．該實驗研究的是光照強度和溫度對光合速率的影響 B．a(chǎn)點和c點的限制因素分別為溫度和光照強度 C．b點條件下伊樂藻能進行光合作用 D．若在缺鎂的培養(yǎng)液中進行此實驗則b點向右移動 解析：選D。b點為光的補償點(光合作用氧氣釋放量＝呼吸作用氧氣吸收量)，缺鎂時影響葉綠素的形成，光的補償點降低，即b點應該左移。 7．(2017長沙十校聯(lián)考)某同學欲測定植物葉片葉綠體的光合作用速率，做如圖所示實驗。在葉柄基部作環(huán)剝處理(僅限制葉片有機物的輸入和輸出)，于不同時間分別在同一葉片上陸續(xù)取下面積為1 cm2的葉圓片烘干后稱其重量，測得葉片的光合作用速率＝(3y－2z－x)/6 gcm－2h－1(不考慮取葉圓片后對葉生理活動的影響和溫度微小變化對葉生理活動的影響)。則M處的實驗條件是(　　) A．下午4時后在陽光下照射3小時再遮光3小時 B．下午4時后將整個實驗裝置遮光6小時 C．下午4時后在陽光下照射6小時 D．下午4時后將整個實驗裝置遮光3小時 解析：選D。依題意，光合作用速率＝凈光合作用速率＋呼吸作用速率，(y－x)/6是凈光合作用速率，還需測定呼吸速率，所以遮光3小時，則呼吸速率為(y－z)/3，光合作用速率＝(y－x)/6＋(y－z)/3＝(3y－2z－x)/6 gcm－2h－1。 8．某興趣小組的同學為研究光合作用，取某種植物形態(tài)、大小、生長發(fā)育狀況相同的四張葉片設計了一組實驗如圖。請回答下列問題： (1)若用甲葉來確定光合作用的產(chǎn)物中有淀粉，應在光照前，對甲葉進行________處理，目的是________________________________________________________________________。 關于丙葉中白色部分形成的原因，有的同學猜測：可能是缺少________(填元素)而影響葉綠素的形成，是否正確還需要通過實驗來驗證。 (2)適宜的光照下，乙綠葉所在的裝置中有色液滴的移動情況是________，原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 短時間內(nèi)，丁葉所在的裝置中有色液滴的移動情況是________。 (3)通過本實驗中的________和________對照，可確定光合作用必需的原料是________________。 答案：(1)黑暗　消耗掉葉片中原有的淀粉　Mg (2)右移　葉肉細胞呼吸消耗氧氣，而產(chǎn)生的CO2被裝置內(nèi)NaOH或者葉片內(nèi)光合作用全部吸收，因此有色液滴右移　不移動 (3)乙　丁　二氧化碳 9．(2017江西省宜春六校高三聯(lián)考)在不同溫度條件下，研究某植物的光合速率與光照強度之間的變化關系，得到如圖1所示結(jié)果，請回答下列問題： (1)如圖1表明影響植物光合作用強度的環(huán)境因素有________________；當光照強度為5 klx時，與25 ℃相比，15 ℃條件下葉綠體產(chǎn)生O2的速率________。 (2)在25 ℃條件下，AB段光合作用較弱是由于________________，導致光反應為暗反應提供的________不足，從而限制了暗反應的進行。 (3)為探究葉綠體在光下利用ADP和Pi合成ATP的動力，科學家在黑暗條件下進行了如圖2實驗。實驗在黑暗條件下進行的目的是 ________________________________________________________________________。 根據(jù)實驗結(jié)果可以推測葉綠體中形成ATP的動力來自 ________________________________________________________________________。 解析：(1)圖1中的自變量是光照強度和溫度，因變量是光合作用強度，所以圖1表明影響植物光合作用強度的環(huán)境因素有光照強度和溫度；當光照強度為5 klx時，25 ℃與15 ℃條件下，光合速率相等，但25 ℃時酶的活性較高，故光反應強度大于15 ℃時的情況，所以15 ℃條件下葉綠體產(chǎn)生O2的速率小。(2)在25 ℃條件下，AB段光合作用較弱是由于光照強度較低，導致光反應為暗反應提供的[H]和ATP不足，從而限制了暗反應的進行。(3)根據(jù)題意可知，葉綠體在光下把ADP和Pi合成ATP的過程稱為光合磷酸化，ATP的形成屬于光反應過程中的物質(zhì)變化，實驗在黑暗中進行的目的是避免光照對ATP合成的影響。從實驗結(jié)果看出，pH值平衡前，加入ADP和Pi能夠產(chǎn)生ATP，而平衡后加入ADP和Pi后不能產(chǎn)生ATP，說明葉綠體中ATP形成的原動力來自于類囊體膜兩側(cè)的pH值(或類囊體膜內(nèi)側(cè)pH小于外側(cè))。 答案：(1)光照強度、溫度　小　(2)光照強度較低　[H]和ATP　(3)避免光照對ATP合成的影響　類囊體膜兩側(cè)的pH差(或類囊體膜內(nèi)側(cè)pH小于外側(cè)) 10．利用如圖裝置可探究某綠色植物的生理作用。假如該植物光合作用的產(chǎn)物和呼吸作用的底物均為葡萄糖，且不能進行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸?；卮鹣铝袉栴}： (1)實驗前，應________(填“打開”或“關閉”)活塞，記錄有色液滴的位置。 (2)忽略裝置內(nèi)其他微生物的干擾，可利用裝置 ________________________________________________________________________ 來探究該植物的呼吸作用類型，此時應對實驗裝置進行________處理，若 ______________________________________________，則該植物在進行有氧呼吸的同時也進行產(chǎn)生酒精和CO2的無氧呼吸；該植物的根尖細胞內(nèi)，能產(chǎn)生CO2，但不伴隨ATP合成的生理過程是__________________________。 (3)忽略裝置內(nèi)其他微生物的干擾，最好選擇裝置____________來驗證CO2是植物進行光合作用的必需原料。在暗反應階段中，CO2需要轉(zhuǎn)化成________才能被[H]還原。 解析：(1)可通過該裝置中有色液滴的移動情況來反映呼吸作用和光合作用，故需記錄有色液滴的位置(或所在的刻度)；另外，裝置必須密閉，即要關閉活塞。(2)可利用裝置甲和裝置乙來探究該植株的呼吸作用類型，實驗時一定要對裝置進行完全遮光處理，裝置甲內(nèi)含有氫氧化鈉溶液，可吸收植株呼吸作用產(chǎn)生的CO2，若呼吸作用消耗氧氣，則有色液滴向左移；裝置乙內(nèi)無吸收CO2的溶液，根據(jù)有氧呼吸和無氧呼吸的特點可知，若植物進行產(chǎn)生酒精和CO2的無氧呼吸，則裝置乙中的有色液滴會向右移。無氧呼吸的第二階段有CO2產(chǎn)生，但不產(chǎn)生ATP。(3)裝置甲內(nèi)無CO2，而裝置丙內(nèi)有CO2，且CO2濃度在一段時間內(nèi)不變，故這兩套裝置適合用于驗證CO2是植物進行光合作用的必需原料。 答案：(1)關閉　(2)甲和乙　完全遮光　裝置甲中的有色液滴向左移，裝置乙中的有色液滴向右移　無氧呼吸的第二階段　(3)甲和丙　C3 11．某科學工作者為探究西紅柿生長的最佳光照強度，設計了下面的實驗。首先取若干生長狀況相同的西紅柿植株，平均分為7組，分別放在密閉的玻璃容器中。實驗開始時測定CO2的濃度，12小時后再次測定CO2的濃度。實驗結(jié)果如表。請分析回答下列問題： 組別 溫度(℃) 光照強度： 普通陽 光(%) 開始時的 CO2濃度(%) 12小時后的 CO2濃度(%) 1 25 0 0．35 0．368 2 25 10 0．35 0．342 3 25 20 0．35 0．306 4 25 40 0．35 0．289 5 25 60 0．35 0．282 6 25 80 0．35 0．280 7 25 95 0．35 0．279 (1)這一實驗的自變量是________________，寫出該實驗設計的一種無關變量________________。 (2)實驗中第1組在12小時后CO2濃度變化的原因是 ________________________________________________________________________。 (3)如果在實驗過程中使用了不同品種的西紅柿植株，這樣設計違背了科學實驗的______________原則。 (4)若將第7組植株突然移至第4組的條件下，短時間內(nèi)光合細胞中的ATP含量會________，C5的含量會__________。 (5)該實驗設計尚不能確定西紅柿生長的最佳光照強度，請你提出進一步探究的實驗設計思路：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)光照強度　溫度(其他答案合理也可)　(2)細胞呼吸產(chǎn)生了CO2　(3)單一變量　(4)下降　下降　(5)增加若干實驗組，依次增加光照強度