新人教（2019）生物必修1分层训练：第4章 细胞的物质输入和输出 1被动运输（解析版）

新人教（2019）生物必修1分层训练
第4章　1被动运输
题组一　水进出细胞的原理
1．下列有关渗透作用的说法，不正确的是(　　)
A．将植物细胞放在清水中，当细胞不再吸水时细胞内外浓度不一定相等
B．根尖成熟区表皮细胞主要通过渗透作用吸水
C．成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，没有选择透过性
D．低温能影响水分子通过生物膜的速率
【答案】C　【解析】将植物细胞放在清水中，当不再吸水时细胞内外浓度不一定相等，因为细胞壁的束缚作用，细胞液浓度可能仍高于外界溶液浓度，A正确；根尖成熟区表皮细胞有大液泡，主要通过渗透作用吸水，B正确；成熟植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，具有选择透过性，C错误；低温能影响细胞膜上分子的运动，因此影响水分子通过半透膜的速率，D正确。
2．在“植物细胞的吸水和失水”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察和两次处理。下列有关叙述正确的是(　　)
A．第一次观察为低倍镜观察，后两次为高倍镜观察
B．第一次用吸水纸吸引时滴加的液体为清水，第二次用吸水纸吸引时滴加的液体为质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液
C．若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮，则不会发生质壁分离
D．将植物细胞放入0.3 g/mL的蔗糖溶液中会发生质壁分离，其中“质”是指原生质层
【答案】D　【解析】该实验只需用低倍镜观察即可，A错误；该实验过程中，第一次用吸水纸吸引时滴加的是质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液，目的是观察质壁分离，第二次用吸水纸吸引时滴加的是清水，目的是观察质壁分离复原，B错误；紫色洋葱鳞片叶的内表皮细胞中几乎不含紫色色素，观察效果不明显，并非不发生质壁分离，C错误；将植物细胞放入0.3 g/mL的蔗糖溶液中，会发生质壁分离指的是原生质层与细胞壁的分离，D正确。
3．某同学为探究膜的通透性而设计了如图所示的渗透装置，开始时烧杯内的液面和长颈漏斗内的液面相平，在长颈漏斗内液面上升的过程中(　　)
A．液面上升的速率先逐渐加快后逐渐减慢，最终液面维持稳定
B．水分子只能通过半透膜从清水向蔗糖溶液扩散
C．如果半透膜两侧液体浓度相等，水分子不会通过半透膜扩散
D．当半透膜两侧水分子进出速率相等时，长颈漏斗内液面最高
【答案】D　【解析】长颈漏斗内液面上升的过程中，半透膜两侧溶液浓度差逐渐减小，则液面上升的速率起始最快，之后逐渐减慢，最终液面维持稳定，A错误；在长颈漏斗内液面逐渐上升的过程中，有水分子通过半透膜从清水向蔗糖溶液扩散，也有水分子通过半透膜从蔗糖溶液向清水扩散，B错误；当半透膜两侧液体浓度相等时，仍然存在水分子的扩散，只是扩散达到了动态平衡，C错误；当长颈漏斗内液面最高时，半透膜两侧水分子进出速率相等，D正确。
4．将同一植物的相同细胞分别浸在蒸馏水、0.3 mol/L的蔗糖溶液和0.4 mol/L的KNO3溶液中，测得细胞的体积随时间的变化曲线如图所示，则曲线a、b、c分别代表细胞所处的溶液是(　　)
A．蒸馏水、蔗糖溶液、KNO3溶液
B．KNO3溶液、蒸馏水、蔗糖溶液
C．蒸馏水、KNO3溶液、蔗糖溶液
D．蔗糖溶液、KNO3溶液、蒸馏水
【答案】C　【解析】在题中所述几种溶液中，蒸馏水的浓度最低，远小于细胞液的浓度，细胞有吸水膨胀的趋势，对应曲线a。在0.3 mol/L的蔗糖溶液中，由于蔗糖是大分子，不会透过原生质层进入细胞中，蔗糖溶液浓度大于细胞液的浓度，细胞失水发生质壁分离，对应曲线c。在0.4 mol/L的KNO3溶液中开始时发生质壁分离，然后由于细胞吸收K＋和NO，使细胞液浓度增大，细胞吸水，发生质壁分离复原，对应曲线b。
题组二　自由扩散和协助扩散
5．(2020·黑龙江哈尔滨期中)下列关于自由扩散和协助扩散的说法中，正确的是(　　)
①都不消耗能量　②都不需要载体　③自由扩散只能顺浓度梯度，而协助扩散既可以顺浓度梯度也可以逆浓度梯度　④都是被动运输　⑤葡萄糖有时可以通过协助扩散顺浓度梯度运输
A．①②④　 B．①③④
C．①④⑤ D．①②⑤
【答案】C　【解析】自由扩散顺浓度梯度，不需要载体，不需要能量。协助扩散顺浓度梯度，需要载体，不需要能量。二者共同点是都顺浓度梯度，都不需要能量。区别是协助扩散需要载体。红细胞可以通过协助扩散吸收葡萄糖。
6．(2020·陕西宝鸡期末)下图表示物质出入细胞膜的两种方式，从图解可以看出(　　)
A．甲、乙两种物质都能够自由出入细胞
B．细胞对甲、乙两种物质都能够主动吸收
C．甲、乙两种物质都能从高浓度向低浓度运输
D．甲、乙两种物质都是细胞代谢所必需的物质
【答案】C　【解析】细胞膜具有选择透过性，甲、乙两种物质不能够自由出入细胞，A错误；细胞对甲、乙两种物质都能够选择性吸收，B错误；甲、乙两种物质都能从高浓度向低浓度运输，属于被动运输，C正确；甲物质以自由扩散的方式进入细胞，乙物质以协助扩散的方式进入细胞，但不能说明两种物质是细胞代谢必需的物质，D错误。
7．将一个新鲜马铃薯块茎切成4根粗细相同且长为5.0 cm的小条，再将这4根马铃薯块茎小条分别放在不同浓度的KNO3溶液中，分别在浸入30 min和4 h时测量每一根马铃薯块茎小条的长度，结果如下图所示。下列结论正确的是(　　)
A．根据a组结果可知，马铃薯块茎细胞的细胞液浓度小于该组KNO3溶液的浓度
B．根据b组结果可知，该组马铃薯块茎细胞在实验期间发生了质壁分离及复原过程
C．c、d两组的马铃薯块茎细胞均因失水过多、过快而死亡
D．该实验中，马铃薯块茎小条的长度是实验的因变量，涉及的物质跨膜运输方式只有自由扩散
【答案】B　【解析】分析题图可知，a组马铃薯块茎小条的长度增加，说明细胞通过渗透作用吸水，则细胞液浓度大于外界的KNO3溶液浓度，A错误；b组马铃薯块茎小条的长度先比初始长度短，后来恢复到初始长度，说明马铃薯块茎细胞在实验时间内发生了质壁分离及复原过程，B正确；c组马铃薯块茎细胞发生了部分复原现象，说明细胞此时没有死亡，而d组马铃薯块茎细胞可能因失水过多、过快而死亡，C错误；该实验中钾离子和硝酸根离子进入细胞的方式为主动运输，D错误。
8．图A、B、C表示处于不同生理状态的三个洋葱鳞片叶外表皮细胞(假设三个细胞的初始细胞液浓度相等)，请回答下列问题：
(1)三个细胞处于不同浓度的溶液中，则图A与图B细胞所处的外界溶液的浓度是_______>_______。
(2)图中细胞的细胞液浓度依次是______>______>______。
(3)假设将洋葱鳞片叶外表皮细胞制成装片，并使之处于浓度较高的溶液中，用显微镜观察其过程，发现该细胞形态变化的顺序为：________→________→________。
(4)图C中标号①所指的物质是________。
【答案】(1)A　B　(2)C　A　B　(3)B　A　C　(4)外界溶液
【解析】(1)当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞将发生质壁分离现象，内外浓度差越大，质壁分离现象越明显，故图中外界溶液的浓度C>A>B。(2)随着质壁分离的进行，细胞液浓度逐渐增大，当不再分离时，细胞液浓度达到最大，因此，图中细胞液的浓度也为C>A>B。(3)质壁分离过程中液泡由大变小，细胞液颜色由浅变深，原生质层与细胞壁分离程度越来越大，用显微镜观察该细胞形态变化的顺序为B→A→C。(4)由于细胞壁具有全透性，在原生质层与细胞壁之间充满着外界溶液。
[能力提升]
9．用2 mol/L的乙二醇溶液和2 mol/L的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，得到其原生质体变化情况的一些数据。下列表述中，正确的是(　　)
A．该细胞是根尖分生区细胞
B．AB段曲线表明细胞液浓度在逐渐增大
C．a处状态表明该细胞处于BD段
D．EC段表明细胞丧失选择透过性
【答案】B　【解析】图中的植物细胞有中央大液泡，故不是根尖分生区细胞；AB段曲线细胞失水逐渐增多，细胞液浓度逐渐增大；a处状态表明细胞处于质壁分离状态，但所处过程不确定，所以不一定是BD段；EC段原生质体体积相对值又增大，说明细胞吸水，但不是细胞死亡，而是乙二醇进入细胞，使细胞液浓度增大，细胞吸水。
10．根据图示判断，下列说法错误的是(　　)
A．由图甲可以判断物质的跨膜运输方式是自由扩散
B．图甲中随着细胞外物质浓度的降低，运输速率会变慢
C．图甲中箭头表示当细胞外物质浓度高于细胞内时，物质只能从细胞膜外向细胞膜内扩散
D．图乙说明自由扩散过程只受物质浓度的影响
【答案】C　【解析】图甲中物质从浓度高的一侧向浓度低的一侧转运，不消耗能量也不需要转运蛋白协助，表示自由扩散，A正确；自由扩散的动力是浓度差，则随着细胞外物质浓度的降低，物质运输速率减慢，B正确；图甲中箭头表示当细胞外物质浓度高于细胞内时，物质能从细胞膜外向细胞膜内扩散，但物质也可以从细胞内向细胞外扩散，例如水分子的运输，C错误；因为自由扩散的动力是浓度差，所以物质的运输速率与物质浓度差呈正相关，D正确。
11．(2021·广东卷)保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下，制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片，观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响，下页图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是(　　)
A．比较保卫细胞细胞液浓度，③处理后>①处理后
B．质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中
C．滴加③后有较多水分子进入保卫细胞
D．推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③
【答案】A　【解析】分析图示，滴加蔗糖溶液①后一段时间，保卫细胞气孔张开一定程度，说明保卫细胞在蔗糖溶液①中吸收一定水分；滴加蔗糖溶液②后一段时间，保卫细胞气孔关闭，说明保卫细胞在蔗糖溶液②中失去一定水分；滴加蔗糖溶液③后一段时间，保卫细胞气孔张开程度较大，说明保卫细胞在蔗糖溶液③中吸收水分多，且多于蔗糖溶液①处理时，由此推断三种蔗糖溶液浓度大小为②>①>③。通过分析可知，①处细胞吸水量少于③处细胞，说明保卫细胞细胞液浓度①处理后>③处理后，A错误；②处细胞失水，故质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中，B正确；滴加③后细胞大量吸水，故滴加③后有较多水分子进入保卫细胞，C正确；通过分析可知，推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③，D正确。
12．图A、B是两种被动运输方式的转运速率和细胞外浓度之间的关系曲线，请回答下列问题：
(1)图A表示的转运方式是________，其转运速率主要取决于________。
(2)若图B表示的方式是协助扩散，那么ab段的限制因素是______，bc段的限制因素是____________。
(3)请在图C中画出被动运输的转运速率和细胞能量供应的关系曲线。
(4)下列物质中，以方式A进行转运的有________；以方式B进行转运的有________。
①O2和CO2进出肺泡
②甘油和乙醇被小肠上皮细胞吸收
③红细胞吸收血液中的葡萄糖
④胆固醇进入肝细胞
【答案】(1)自由扩散　浓度差　(2)浓度差　转运蛋白的数量
(3)
(4)①②④　③
【解析】(1)分析可知图A表示的转运方式为自由扩散，其转运速率主要取决于细胞内外物质的浓度差。(2)若图B表示的转运方式是协助扩散，那么ab段的限制因素是细胞内外物质的浓度差，bc段转运速率不再增加，说明限制因素不再是浓度差，而是转运蛋白的数量。(3)被动运输不需要消耗能量，因此，物质转运速率不会随能量供应的变化而改变。(4)①O2和CO2进出肺泡为自由扩散。②甘油和乙醇被小肠上皮细胞吸收为自由扩散。③红细胞吸收血液中的葡萄糖为协助扩散。④胆固醇进入肝细胞为自由扩散。故以方式A(自由扩散)转运的有①②④；以方式B(协助扩散)转运的有③。
13．(2020·山东滨州检测)成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请回答下列问题：
(1)由图甲漏斗液面上升可知，实验初始时c两侧浓度大小是a侧________b侧。由图乙可知漏斗中溶液吸水速率在________，最终液面不再上升。当液面不再上升时，c两侧浓度大小是a侧________b侧。
(2)图丙中相当于图甲中c结构的是________(填序号)，结构②当中充满的液体是________。此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系是________。
A．细胞液＞外界溶液　　 B．细胞液＜外界溶液
C．细胞液＝外界溶液 D．都有可能
(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水当中，发现细胞液泡体积增大，说明细胞在渗透吸水。细胞能否无限吸水？________。原因是________________________________。
【答案】(1)小于　下降　小于　(2)③④⑤　外界溶液　D
(3)不能　细胞壁对原生质层有支持和保护的作用
【解析】(1)漏斗内液面的上升是由吸水引起的，水从浓度低的一侧向浓度高的一侧移动，因此，由图甲中漏斗内液面上升可知，b侧液体的浓度大于a侧；图乙反映的是随吸水时间的延长，漏斗内液面升高的速度逐渐下降，这是因为浓度差逐渐缩小。考虑到漏斗内液柱压力的作用，当液面不再上升时，a侧的浓度小于b侧。(2)图甲中c为半透膜，在图丙中可将细胞膜③、液泡膜⑤和两层膜之间的细胞质④视作一层半透膜，结构②当中充满的液体是外界溶液；由于无法判断细胞是正在吸水还是失水，因此，无法确定此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系。(3)对植物细胞而言，由于细胞壁的存在，且细胞壁的弹性有限，因此，细胞不可能无限吸水，当细胞因吸水体积增大到细胞壁所能膨大的最大限度时，细胞将不再吸水。