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第3讲 绿色植物的新陈代谢
考点1 光合作用
1.叶绿素是一类含镁的有机物,是叶绿体中的重要色素,与光合作用密切相关。叶绿素 ( )
A.主要吸收白光中的绿光
B.存在于植物体的每个细胞中
C.能溶解在酒精中
D.含有的镁用于调节植物的生命活动
2.我国宣布力争于2060年前实现“碳中和”,即二氧化碳的排放与吸收互相平衡(如图)。下列途径中属于吸收二氧化碳的是 ( )
A.绿色植物的光合作用 B.化石燃料的燃烧
C.微生物的氧化分解 D.生物的呼吸作用
3.大棚种植农作物过程中,在作物生长旺盛期和成熟期,农民会给作物补充二氧化碳来提高产量。研究表明,施用“吊袋式二氧化碳气肥”增产效果比较优异。
【资料】①吊袋式二氧化碳气肥会释放CO2,供植物吸收利用;
②吊袋内CO2气肥释放量会随着光照和温度的升高而增大,在温度过低时CO2气肥释放量较少;
③使用时,将气肥悬挂在农作物枝叶上方位置比放在农作物底部位置效果好;
④施用气肥不可离农作物太近。
请你用所学知识及以上资料信息,解释施用“吊袋式二氧化碳气肥”增产效果比较优异的原因。
4.在老师的指导下,小敏对植物产生氧气的条件和场所进行了研究。
实验一:取两个相同的密闭玻璃罩,甲中放入点燃的蜡烛,乙中放入与甲相同的点燃蜡烛和植物,并置于充足的光照下(如图甲、乙)。观察并记录现象,得出结论:植物可以产生氧气。
实验二:在图甲、乙实验基础上,进一步实验得出:植物在光照条件下才能产生氧气。
实验三:用水绵进行了如下实验:
①把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里,然后用极细的光束照射水绵一侧,通过光学显微镜观察发现,好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中(如图丙);
②将上述临时装片完全暴露在光下,好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位的周围(如图丁)。
根据实验回答:
(1)小敏根据 现象得出实验一的结论。
(2)要得出实验二的结论,请设计“进一步实验”的必要步骤: 。
(3)实验三中使用好氧细菌的目的是 ,可以得出的结论是 。
5.研究发现不同品种的越橘,其光合作用速率不同。为了探究其不同的原因,科研人员进行了如下实验:选取A、B、C三个品种各6株,每株均采集位于中上部且向阳的叶片5片,测定并计算叶片中叶绿素的含量和光合作用速率,重复三次取平均值,结果如下。
品种 A B C
叶绿素含量(毫克/克) 6.22 8.11 7.85
请回答:
(1)实验中每个品种选取6株的目的是 。
(2)测定光合作用速率时,主要控制温度、二氧化碳浓度和 相同。
(3)实验可以得出的结论是 。
6.20世纪30年代,美国科学家鲁宾和卡门利用18O分别标记H2O和CO2,将C18O2和CO2分别通到含小球藻的H2O和O中(如图所示),迅速收集产生的氧气。
(1)该实验是为了研究 。
(2)该实验必须在 条件下进行。
(3)制备含有较多小球藻的液体时,需在盛有小球藻的液体中加入 (选填“无机盐”或“无机盐和有机物”),并置于适宜环境下培养。
考点2 蒸腾作用和呼吸作用
7.小金同学为验证植物光合作用需要光和叶绿体,设计了如下实验。
材料用具:银边天竺葵(叶边缘呈白色,无叶绿体)、黑纸片、打孔器、白纸板、吸管、适宜浓度的酒精、碘液、回形针。
实验步骤:
①将天竺葵放置黑暗环境中24小时。
②把黑纸片用回形针夹在天竺葵植株的某一叶片上半部,然后把植株放在阳光下照射4小时。
③剪下此叶片,用打孔器分别在A(黑纸片遮光的绿色部位)、B(未遮光的绿色部位)和C(未遮光的白色部位)各取一个叶圆片(如图所示)。
④把取下的叶圆片放到装有酒精溶液的试管中,水浴加热,脱色后在清水中漂洗。
⑤将3个叶圆片放在白纸板上,用吸管吸取碘液,分别滴在3个叶圆片上,观察实验结果。
请回答下列问题:
(1)实验步骤④中将叶圆片放到酒精溶液中进行脱色处理的目的是 。
(2)小金同学以 作为观察指标来判断3个叶圆片在实验过程中是否发生了光合作用。
(3)A和B进行对照的目的是验证 。
(4)若实验结果为叶圆片B变蓝,叶圆片C不变蓝,则可得出的结论是 。
8.某地区发现一种未知植物的化石,科学家通过技术手段确定该植物叶片在生命活动中总是处于卷曲状态,如图为其显微结构示意图。
(1)该叶片中的叶绿体主要分布在 (填“上”或“下”)表皮附近,这样更有利于进行光合作用。
(2)科学家猜测该植物具有很强的保水能力,以下支持这一猜测的有 。
A.气孔着生部位向内凹陷
B.叶片卷起,水蒸气可以积聚在卷起的叶片内
C.叶片下表皮的表面分布有大量绒毛,能降低叶下表皮附近的空气流动速度
9.植物光合作用速率可以用单位面积、单位时间内制造的有机物质量来表示。某同学按下列步骤测量樟树叶光合作用速率:
①选取n张对称性良好的樟树叶片,将每张叶片标记为如图的A、B两部分;
②将叶片的A部分作遮光处理,B部分不作处理;
③光照t小时后,在所选的每张叶片A、B的对应部位各截取面积为S的小方片,分别烘干,称得A部分小方片总质量为mA,B部分小方片总质量为mB;
④计算出樟树叶光合作用速率。
(1)为了使实验结果更准确,步骤①中选取的樟树叶片在数量上有什么要求 。
(2)另一同学认为,上述方法在测量时没有考虑光合作用产物会运出叶片,这样会使测量结果存在较大的偏差。为了减少偏差,在步骤②之前对叶片最好的处理方法是 。
A.摘下叶片以切断叶柄
B.环剥叶柄以切断筛管
C.破坏叶柄木质部以切断导管
(3)樟树叶光合作用速率可表示为 。(用字母表示)
10.二氧化碳是光合作用的原料,为探究“大棚中二氧化碳含量变化”,某兴趣小组制作了如图甲所示装置:用干燥、透明的密闭容器模拟大棚,其内放有一株吊兰,传感器测定容器中二氧化碳含量。
在室温25 ℃时,将装置放在有阳光照射的窗台上,容器中二氧化碳含量随时间变化的曲线如图乙所示(ppm表示百万分之一)。请回答:
(1)实验中发现容器内壁附有较多水珠,这些水珠主要通过吊兰的 作用产生。
(2)容器中二氧化碳含量下降的原因是 。
(3)要提高大棚内作物产量,可适当增加大棚中CO2含量,写出一种具体方法: 。
11.科学兴趣小组探究植物进行呼吸作用时,发现温度会影响菠菜呼吸作用的强度。于是他们对“菠菜在哪一温度下呼吸作用最强”进行实验探究。
(1)选择下列器材,写出本实验的步骤。
器材:如图所示的恒温箱(温度可调节)、装置甲(塑料袋有透明和不透明两种)、电子天平、若干新鲜菠菜。
(2)植物呼吸作用会消耗有机物。因此小明认为上述实验中,也可以通过比较实验前后菠菜质量减小的快慢来判断呼吸作用的强弱。你是否赞同他的观点并说明理由: 。
A组 基础题组
一、选择题
1.如表是移栽树木时的建议及其相关建议的主要原因。下列建议与其主要原因不相符的是 ( )
要点 建议 主要原因
A 剪除部分枝叶 帮助茎内的水上升至叶
B 在夜晚进行移栽 降低蒸腾作用
C 不要移除黏在根上的土 避免根部受到伤害
D 移栽后不要立即施用高浓度的肥料 避免根部水分流失
2.如图表示德国科学家萨克斯所做的实验:在叶片照光几个小时后,进行脱色、漂洗并用碘液处理后,发现锡箔覆盖的部分呈棕色,而不被锡箔覆盖的部分呈蓝色。实验说明 ( )
①光合作用需要二氧化碳
②光合作用需要光
③光合作用需要叶绿体
④光合作用制造淀粉
A.①② B.③④
C.②④ D.①③
3.更香有机茶是我市名茶之一,茶叶中的咖啡因能使中枢神经系统兴奋。咖啡因的化学式为C8H10N4O2,下列说法中错误的是 ( )
A.茶叶树的根向地生长是植物对地球引力刺激作出的反应
B.茶叶树根吸收的水分主要参与枝叶的生长和花果的发育
C.茶叶树相邻的叶总是不重叠的,增大叶片接受光照的面积可以提高植物对光能的利用率
D.咖啡因中含碳、氢、氮、氧四种元素
二、非选择题
4.图甲中A、B、C分别表示绿色植物的某些生理过程,图乙是绿色植物叶片横切面结构示意图。请回答:(横线上填写文字,方括号内填写编号)
(1)写出图甲中C生理过程的文字表达式: 。
(2)植物吸收的水,绝大部分用于植物的 ,是由图乙中的③运输而来的。
(3)A、B、C三种生理过程中涉及的气体是通过图乙叶片上的[ ]气孔进出植物体的。
5.图甲是测量种子萌发时锥形瓶中气体体积变化的实验装置,锥形瓶中放的种子事先用水浸泡过并在稀释的消毒剂中清洗过(不影响种子生命力),实验开始时U形管左侧与右侧液面相平,每隔半小时利用标尺量出右侧管内的液面高度变化,实验结果如图乙,回答下列问题:
(1)种子要在稀释的消毒剂中清洗,其目的是避免 的呼吸作用对实验结果的干扰。
(2)此实验的目的是测定种子萌发时 的速率(填“释放二氧化碳”或“吸收氧气”)。
(3)分析3.5~4小时内标尺读数没增加最可能的原因: 。
(4)本实验存在的问题是没有设计对照实验,因此实验数据不能准确反映真实情况,请设置此实验的对照实验。 。
B组 提升题组
一、选择题
1.学习科学时我们经常会用图像来建模,下列对图像的分析错误的是 ( )
A.甲图表示食物中的脂肪在消化道里被消化酶消化的过程
B.乙图表示在玻璃温室内进行植物栽培,一天中室内空气中氧气的浓度随时间变化的曲线
C.丙图为心脏结构示意图,若静脉注射消炎药,则药物通过心脏的途径是Ⅳ→Ⅱ→Ⅰ→Ⅲ
D.丁图显示温室栽培某种蔬菜时温度控制在25~30 ℃最有利于提高产量,当温度在5 ℃以下时该蔬菜光合作用停止
二、非选择题
2.某兴趣小组利用如图装置,在透明密闭小室内放置一新鲜叶片和二氧化碳缓冲液(可使小室内CO2的量保持恒定)进行了有关实验。在不同强度光照条件下,根据刻度毛细管内水柱的移动测得小室内气体体积变化如表所示。请分析回答:
光照强度/klx 0 5 10 20 30 40
气体体积变化量[μL/(cm2·min)] -0.25 +0.5 +1.2 +1.7 +1.7 +1.7
(1)该小组为了探究光照强度对光合作用的影响,实验过程要改变光照强度,可进行的操作是 。
(2)实验中,光照可能会引起小室内气体的膨胀或收缩而造成误差,必须设置对照实验,对照组的小室内应放置 和二氧化碳缓冲液。比较两组实验结果,进行矫正,矫正后结果如表所示,分析其中数据可得,光照强度与光合作用强度的关系是 。
(3)若用此装置测定叶片的呼吸作用强度,则需对装置做哪两处改进 。
思维亮剑
1.习总书记曾明确指出“绿水青山就是金山银山”。生物圈中到处都有绿色植物,以下对绿色植物的认识,叙述不正确的是 ( )
A.绿色植物参与了生物圈的水循环
B.绿色植物只进行光合作用,不进行呼吸作用
C.绿色植物制造的有机物养育了生物圈中的其他生物
D.绿色植物在维持生物圈碳—氧平衡中起到重要作用
2.如图为生态系统中的碳循环示意图,下列有关描述正确的是 ( )
A.过程①中碳是以CO2(二氧化碳)的形式进行传递的
B.过程③在有光和无光条件下都可发生
C.过程②④⑤都属于呼吸作用
D.在碳循环过程中伴随着能量循环
3.蒲公英是北京地区常见的野生花卉,果实上方具有冠毛。下列叙述不正确的是 ( )
A.冠毛有助于种子传播
B.种子传播可扩大植物分布范围
C.空气湿度增加利于增大种子传播距离
D.种子传播可减少同种个体对资源的争夺
4.光合作用是生物圈中几乎所有生物生存和发展的物质和能量来源。人们对光合作用的探索历程是漫长的,目前仍在进行中。
(1)18世纪,科学家进行了一系列相关的实验。如图所示的实验中,②和 对照,说明植物能够更新由于小鼠呼吸而变得污浊的空气。后来,其他科学家的实验相继证明,植物的光合作用吸收二氧化碳,释放 。
(2)19世纪,科学家把植物放在暗处数小时,然后让某叶片一部分遮光,另一部分暴露在光下。一段时间后,用碘蒸气处理该叶片,结果照光的部分呈深蓝色,遮光的部分无颜色变化。实验结果说明,叶片在光下产生 。
(3)现在,我们知道绿色植物通过光合作用,把 转化为化学能,储存在有机物中,直接或间接地为其他生物提供物质和能量,并对维持大气中的 平衡起重要作用。
5.图1是被子植物进行光合作用示意图,图中箭头表示物质运输方向,代码Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示物质,字母A、B、C、D表示结构。图2是甲、乙两种植物叶片的光合速率在某一时间段的变化曲线。请分析回答:
图1 图2
(1)图1中Ⅰ、Ⅳ表示的物质分别是 ,A、B表示的结构分别是 ,结构C中进行的能量转换是 。
(2)图2中6:00~20:00时间段,甲、乙两种植物合成图1中物质Ⅲ较多的是 。乙植物在12:00左右光合速率较低的主要原因是光照强、气温高,为降低 ,D关闭,物质Ⅱ不能进入叶片。图2中甲、乙两种植物叶片在16:00的光合速率关系是 。
(3)在一定浓度的物质Ⅱ和恒定温度条件下,把甲植物的叶片置于恒定光照条件下14小时,光合速率为每小时每平方厘米叶面积合成a毫克物质Ⅲ,其余10小时置于黑暗中。已知叶片的平均呼吸速率为每小时每平方厘米叶面积分解b毫克物质Ⅲ,则甲植物在上述24小时内每平方厘米叶面积积累物质Ⅲ 毫克(用算式表示)。
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第3讲 绿色植物的新陈代谢
考点1 光合作用
1.叶绿素是一类含镁的有机物,是叶绿体中的重要色素,与光合作用密切相关。叶绿素 ( )
A.主要吸收白光中的绿光
B.存在于植物体的每个细胞中
C.能溶解在酒精中
D.含有的镁用于调节植物的生命活动
答案 C
解析 叶绿素主要吸收白光中的红光和蓝紫光,A错误;绿色植物根部的细胞没有叶绿体,故不是植物体的每个细胞都有叶绿素,B错误;把叶片放到盛有酒精的小烧杯中,隔水加热,可使叶片中的叶绿素溶解在酒精中,叶片变成黄白色,C正确;叶绿素是一类含镁的有机物,但镁不能用于调节植物的生命活动,D错误。
2.我国宣布力争于2060年前实现“碳中和”,即二氧化碳的排放与吸收互相平衡(如图)。下列途径中属于吸收二氧化碳的是 ( )
A.绿色植物的光合作用 B.化石燃料的燃烧
C.微生物的氧化分解 D.生物的呼吸作用
答案 A
解析 “化石燃料的燃烧”“微生物的氧化分解”和“生物的呼吸作用”均属于二氧化碳的排放,B、C、D不符合题意;“绿色植物的光合作用”属于吸收二氧化碳的途径,A符合题意。
3.大棚种植农作物过程中,在作物生长旺盛期和成熟期,农民会给作物补充二氧化碳来提高产量。研究表明,施用“吊袋式二氧化碳气肥”增产效果比较优异。
【资料】①吊袋式二氧化碳气肥会释放CO2,供植物吸收利用;
②吊袋内CO2气肥释放量会随着光照和温度的升高而增大,在温度过低时CO2气肥释放量较少;
③使用时,将气肥悬挂在农作物枝叶上方位置比放在农作物底部位置效果好;
④施用气肥不可离农作物太近。
请你用所学知识及以上资料信息,解释施用“吊袋式二氧化碳气肥”增产效果比较优异的原因。
答案 二氧化碳是光合作用的原料,在大棚内给作物施用“吊袋式二氧化碳气肥”,能适当增加大棚内二氧化碳浓度,植物通过光合作用制造的有机物增多,从而导致大棚作物的产量增多。吊袋内CO2气肥释放量随光照和温度的升高而增大,植物光合作用速率加快,产生的有机物增多。绿色植物的叶是光合作用的主要器官,所以使用时,将气肥悬挂在农作物枝叶上方位置可使作物增产。(合理即可)
解析 见答案。
4.在老师的指导下,小敏对植物产生氧气的条件和场所进行了研究。
实验一:取两个相同的密闭玻璃罩,甲中放入点燃的蜡烛,乙中放入与甲相同的点燃蜡烛和植物,并置于充足的光照下(如图甲、乙)。观察并记录现象,得出结论:植物可以产生氧气。
实验二:在图甲、乙实验基础上,进一步实验得出:植物在光照条件下才能产生氧气。
实验三:用水绵进行了如下实验:
①把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里,然后用极细的光束照射水绵一侧,通过光学显微镜观察发现,好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中(如图丙);
②将上述临时装片完全暴露在光下,好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位的周围(如图丁)。
根据实验回答:
(1)小敏根据 现象得出实验一的结论。
(2)要得出实验二的结论,请设计“进一步实验”的必要步骤: 。
(3)实验三中使用好氧细菌的目的是 ,可以得出的结论是 。
答案 (1)乙图中蜡烛燃烧时间比甲图中蜡烛燃烧时间长
(2)增加一组实验,与图乙实验器材相同,将蜡烛点燃和植物一起放入玻璃罩,遮光处理,观察蜡烛燃烧情况并记录
(3)指示氧气产生的位置 叶绿体是绿色植物产生氧气的场所
解析 (1)实验一的结论是植物可以产生氧气,则乙图中蜡烛燃烧时间比甲图中蜡烛燃烧时间长。(2)实验二的结论是植物在光照条件下才能产生氧气,因此可在有光和无光条件下进行实验,实验的变量是光照。设计实验时,其他的因素都要与图乙中的相同。(3)好氧细菌喜欢集中在氧气多的位置,因此使用好氧细菌可以指示氧气产生的位置。由实验三的结果可得出的结论是叶绿体是绿色植物产生氧气的场所。
5.研究发现不同品种的越橘,其光合作用速率不同。为了探究其不同的原因,科研人员进行了如下实验:选取A、B、C三个品种各6株,每株均采集位于中上部且向阳的叶片5片,测定并计算叶片中叶绿素的含量和光合作用速率,重复三次取平均值,结果如下。
品种 A B C
叶绿素含量(毫克/克) 6.22 8.11 7.85
请回答:
(1)实验中每个品种选取6株的目的是 。
(2)测定光合作用速率时,主要控制温度、二氧化碳浓度和 相同。
(3)实验可以得出的结论是 。
答案 (1)避免实验的偶然性,使结论更可靠
(2)光照强度
(3)不同品种的越橘,叶绿素含量越高,其光合作用速率越大
解析 (1)实验中每个品种选取6株,主要是为了防止实验过程中由偶然性导致的实验结论不准确,避免实验的偶然性,使结论更可靠。(2)该实验主要是为了研究叶绿素含量对光合作用速率的影响,而其他条件如光照强度、温度、二氧化碳浓度应相同。(3)由题图可知,A、B、C三个品种的光合作用速率相对值是B>C>A;由题表数据可知,B的叶绿素含量最高,A的叶绿素含量最低。结合图表可知,叶绿素含量越高,植物的光合作用速率越大,即不同品种的越橘,叶绿素含量越高,其光合作用速率越大。
知识拓展 控制变量是指控制那些除实验因素(自变量)以外的所有影响实验结果的变量,这些变量不是本实验所要研究的变量,所以又称无关变量、无关因子、非实验因素或非实验因子。
6.20世纪30年代,美国科学家鲁宾和卡门利用18O分别标记H2O和CO2,将C18O2和CO2分别通到含小球藻的H2O和O中(如图所示),迅速收集产生的氧气。
(1)该实验是为了研究 。
(2)该实验必须在 条件下进行。
(3)制备含有较多小球藻的液体时,需在盛有小球藻的液体中加入 (选填“无机盐”或“无机盐和有机物”),并置于适宜环境下培养。
答案 (1)光合作用产生的氧气中的氧元素来源于二氧化碳还是水 (2)光照 (3)无机盐
解析 (1)由题图可知,在H2O中通入C18O2,产生O2;在O中通入CO2,产生18O2。根据两次产生的氧气,确定氧气中氧元素的来源不是二氧化碳,而是水。(2)植物的光合作用必须在光照条件下进行。(3)植物的正常生长需要无机盐,有机物是植物通过光合作用制造的,不需要外界提供。
考点2 蒸腾作用和呼吸作用
7.小金同学为验证植物光合作用需要光和叶绿体,设计了如下实验。
材料用具:银边天竺葵(叶边缘呈白色,无叶绿体)、黑纸片、打孔器、白纸板、吸管、适宜浓度的酒精、碘液、回形针。
实验步骤:
①将天竺葵放置黑暗环境中24小时。
②把黑纸片用回形针夹在天竺葵植株的某一叶片上半部,然后把植株放在阳光下照射4小时。
③剪下此叶片,用打孔器分别在A(黑纸片遮光的绿色部位)、B(未遮光的绿色部位)和C(未遮光的白色部位)各取一个叶圆片(如图所示)。
④把取下的叶圆片放到装有酒精溶液的试管中,水浴加热,脱色后在清水中漂洗。
⑤将3个叶圆片放在白纸板上,用吸管吸取碘液,分别滴在3个叶圆片上,观察实验结果。
请回答下列问题:
(1)实验步骤④中将叶圆片放到酒精溶液中进行脱色处理的目的是 。
(2)小金同学以 作为观察指标来判断3个叶圆片在实验过程中是否发生了光合作用。
(3)A和B进行对照的目的是验证 。
(4)若实验结果为叶圆片B变蓝,叶圆片C不变蓝,则可得出的结论是 。
答案 (1)溶解叶绿素,排除叶圆片本身的颜色对实验结果的干扰
(2)叶圆片是否变蓝
(3)植物光合作用需要光
(4)植物光合作用需要叶绿体
解析 (1)酒精能够溶解叶绿素,使叶片变为黄白色,以排除叶圆片本身的颜色对实验结果的干扰。(2)绿色植物可通过光合作用产生淀粉,淀粉遇碘液变蓝,小金同学以叶圆片是否变蓝作为观察指标来判断3个叶圆片在实验过程中是否发生了光合作用。(3)A处用黑纸片遮光,B处不遮光,可形成对照实验,实验的变量为有无光照,该对照实验验证植物光合作用需要光。(4)B处和C处可形成一组对照实验,变量是有无叶绿体。若叶圆片B变蓝,叶圆片C不变蓝,说明植物光合作用需要叶绿体。
8.某地区发现一种未知植物的化石,科学家通过技术手段确定该植物叶片在生命活动中总是处于卷曲状态,如图为其显微结构示意图。
(1)该叶片中的叶绿体主要分布在 (填“上”或“下”)表皮附近,这样更有利于进行光合作用。
(2)科学家猜测该植物具有很强的保水能力,以下支持这一猜测的有 。
A.气孔着生部位向内凹陷
B.叶片卷起,水蒸气可以积聚在卷起的叶片内
C.叶片下表皮的表面分布有大量绒毛,能降低叶下表皮附近的空气流动速度
答案 (1)上 (2)ABC
解析 (1)叶片中的叶绿体主要分布在叶肉部分,叶肉包括栅栏组织和海绵组织,栅栏组织中含有大量的叶绿体,栅栏组织接近上表皮,因此图中的叶绿体主要分布在上表皮附近,这样更有利于进行光合作用。(2)气孔是由保卫细胞围成的空腔,气孔着生部位向内凹陷,可以使保卫细胞储存更多的水分,A正确;叶片卷起,水蒸气能够积聚在卷起的叶片内,有利于保水,B正确;叶片下表皮的表面有大量绒毛,能降低叶下表皮附近的空气流动速度,增强保水能力,C正确。
9.植物光合作用速率可以用单位面积、单位时间内制造的有机物质量来表示。某同学按下列步骤测量樟树叶光合作用速率:
①选取n张对称性良好的樟树叶片,将每张叶片标记为如图的A、B两部分;
②将叶片的A部分作遮光处理,B部分不作处理;
③光照t小时后,在所选的每张叶片A、B的对应部位各截取面积为S的小方片,分别烘干,称得A部分小方片总质量为mA,B部分小方片总质量为mB;
④计算出樟树叶光合作用速率。
(1)为了使实验结果更准确,步骤①中选取的樟树叶片在数量上有什么要求 。
(2)另一同学认为,上述方法在测量时没有考虑光合作用产物会运出叶片,这样会使测量结果存在较大的偏差。为了减少偏差,在步骤②之前对叶片最好的处理方法是 。
A.摘下叶片以切断叶柄
B.环剥叶柄以切断筛管
C.破坏叶柄木质部以切断导管
(3)樟树叶光合作用速率可表示为 。(用字母表示)
答案 (1)樟树叶片数量尽可能多 (2)B (3)
解析 (1)樟树叶片数量尽可能多,可避免实验的偶然性,使实验结果更加可信。(2)植物有机物通过筛管运输,故最好的处理方法是环剥叶柄以切断筛管。(3)叶片的A部分作遮光处理,不进行光合作用,叶片的B部分不作处理,进行光合作用产生有机物,故mB-mA表示光合作用产生的有机物量。光合作用速率可以用单位面积、单位时间内制造的有机物量表示,故樟树叶光合作用速率可表示为。
10.二氧化碳是光合作用的原料,为探究“大棚中二氧化碳含量变化”,某兴趣小组制作了如图甲所示装置:用干燥、透明的密闭容器模拟大棚,其内放有一株吊兰,传感器测定容器中二氧化碳含量。
在室温25 ℃时,将装置放在有阳光照射的窗台上,容器中二氧化碳含量随时间变化的曲线如图乙所示(ppm表示百万分之一)。请回答:
(1)实验中发现容器内壁附有较多水珠,这些水珠主要通过吊兰的 作用产生。
(2)容器中二氧化碳含量下降的原因是 。
(3)要提高大棚内作物产量,可适当增加大棚中CO2含量,写出一种具体方法: 。
答案 (1)蒸腾 (2)吊兰的光合作用速率大于呼吸作用速率,二氧化碳消耗量大于二氧化碳的产生量 (3)施用二氧化碳气肥、燃烧木炭等
解析 (1)容器内壁出现的水珠主要是通过吊兰的蒸腾作用产生的。(2)由于吊兰的光合作用速率大于呼吸作用速率,光合作用消耗二氧化碳的量大于呼吸作用产生二氧化碳的量,因此容器中二氧化碳含量下降。(3)要提高大棚内作物产量,可适当增加大棚中CO2含量,如施用二氧化碳气肥、燃烧木炭等。
11.科学兴趣小组探究植物进行呼吸作用时,发现温度会影响菠菜呼吸作用的强度。于是他们对“菠菜在哪一温度下呼吸作用最强”进行实验探究。
(1)选择下列器材,写出本实验的步骤。
器材:如图所示的恒温箱(温度可调节)、装置甲(塑料袋有透明和不透明两种)、电子天平、若干新鲜菠菜。
(2)植物呼吸作用会消耗有机物。因此小明认为上述实验中,也可以通过比较实验前后菠菜质量减小的快慢来判断呼吸作用的强弱。你是否赞同他的观点并说明理由: 。
答案 (1)①用电子天平称取50克新鲜菠菜,将其放到不透明的装置甲中,扎紧袋口,通过传感器和显示器读取并记录装置内CO2含量为a%。
②将装置放置在10 ℃恒温箱中4小时后,再次通过传感器和显示器读取并记录装置内CO2含量为b%,计算出a%与b%的差值。
③将恒温箱的温度调整为20 ℃、30 ℃、40 ℃,换用长势相近、质量相等的新鲜菠菜重复上述步骤。
④比较不同组别装置甲内二氧化碳含量在实验前后的差值,确定差值最大的一组,在其实验温度附近设置更小的温度梯度重复上述实验。比较实验结果,得出结论。
(2)不赞同。因为菠菜进行呼吸作用的同时也进行蒸腾作用,蒸腾作用也会导致菠菜质量减小
解析 见答案。
A组 基础题组
一、选择题
1.如表是移栽树木时的建议及其相关建议的主要原因。下列建议与其主要原因不相符的是 ( )
要点 建议 主要原因
A 剪除部分枝叶 帮助茎内的水上升至叶
B 在夜晚进行移栽 降低蒸腾作用
C 不要移除黏在根上的土 避免根部受到伤害
D 移栽后不要立即施用高浓度的肥料 避免根部水分流失
答案 A
解析 叶片是蒸腾作用的主要部位,剪掉部分枝叶,会降低蒸腾作用,减少水分的蒸发,有利于移栽植物的成活,A符合题意;光照会影响蒸腾作用,故在移栽植物时,选择在夜晚进行移栽,会降低蒸腾作用,减少水分的蒸发,有利于移栽植物的成活,B不符合题意;黏在根上的土不要移除,是为了保护根系,特别是其中的根毛,否则会影响根对水分和无机盐的吸收,不利于移栽植物的成活,C不符合题意;无机盐必须溶解在水中才能被植物吸收和运输,移植后不要立即施用高浓度的肥料,避免根部的水分流失,D不符合题意。
2.如图表示德国科学家萨克斯所做的实验:在叶片照光几个小时后,进行脱色、漂洗并用碘液处理后,发现锡箔覆盖的部分呈棕色,而不被锡箔覆盖的部分呈蓝色。实验说明 ( )
①光合作用需要二氧化碳
②光合作用需要光
③光合作用需要叶绿体
④光合作用制造淀粉
A.①② B.③④
C.②④ D.①③
答案 C
解析 该实验的叶片一部分曝光,一部分用锡箔遮光,这样形成了一组对照实验,即叶片的一部分见光,一部分不见光,则光是该实验的变量;根据淀粉遇碘变蓝的特性,见光的部分变蓝说明有淀粉产生,遮光的部分没有变蓝而呈现碘液的颜色,说明没有淀粉产生。因此,通过此实验可以证明:光合作用需要光,光合作用制造淀粉。该实验无法说明光合作用需要叶绿体和二氧化碳。故选C。
3.更香有机茶是我市名茶之一,茶叶中的咖啡因能使中枢神经系统兴奋。咖啡因的化学式为C8H10N4O2,下列说法中错误的是 ( )
A.茶叶树的根向地生长是植物对地球引力刺激作出的反应
B.茶叶树根吸收的水分主要参与枝叶的生长和花果的发育
C.茶叶树相邻的叶总是不重叠的,增大叶片接受光照的面积可以提高植物对光能的利用率
D.咖啡因中含碳、氢、氮、氧四种元素
答案 B
解析 茶叶树的根向地生长是植物对地球引力刺激作出的反应,A正确;根吸收的水约有99%是通过蒸腾作用的方式散发出去的,因此茶叶树从根吸收的水分主要用于蒸腾作用,B错误;茶叶树相邻的叶不重叠,有利于植物充分利用光能,提高光合速率,C正确;咖啡因的化学式为C8H10N4O2,可见咖啡因中含碳、氢、氮、氧四种元素,D正确。
二、非选择题
4.图甲中A、B、C分别表示绿色植物的某些生理过程,图乙是绿色植物叶片横切面结构示意图。请回答:(横线上填写文字,方括号内填写编号)
(1)写出图甲中C生理过程的文字表达式: 。
(2)植物吸收的水,绝大部分用于植物的 ,是由图乙中的③运输而来的。
(3)A、B、C三种生理过程中涉及的气体是通过图乙叶片上的[ ]气孔进出植物体的。
答案 (1)二氧化碳+水有机物+氧气
(2)蒸腾作用
(3)⑤
解析 (1)由图甲可知,C过程表示吸收二氧化碳释放氧气,因此C过程表示光合作用,光合作用的文字表达式见答案。(2)植物吸收的水绝大部分用于蒸腾作用。(3)二氧化碳、氧气和水蒸气进出叶片的通道是⑤气孔。
5.图甲是测量种子萌发时锥形瓶中气体体积变化的实验装置,锥形瓶中放的种子事先用水浸泡过并在稀释的消毒剂中清洗过(不影响种子生命力),实验开始时U形管左侧与右侧液面相平,每隔半小时利用标尺量出右侧管内的液面高度变化,实验结果如图乙,回答下列问题:
(1)种子要在稀释的消毒剂中清洗,其目的是避免 的呼吸作用对实验结果的干扰。
(2)此实验的目的是测定种子萌发时 的速率(填“释放二氧化碳”或“吸收氧气”)。
(3)分析3.5~4小时内标尺读数没增加最可能的原因: 。
(4)本实验存在的问题是没有设计对照实验,因此实验数据不能准确反映真实情况,请设置此实验的对照实验。 。
答案 (1)微生物 (2)吸收氧气 (3)种子进行无氧呼吸,不消耗氧气 (4)用同种等量的消毒剂消毒过的没有生命力的种子代替实验组中有生命力的种子,其他条件和实验组一样
解析 (1)种子表面有微生物,微生物的呼吸作用会干扰实验。(2)NaOH溶液将种子呼吸作用释放的二氧化碳吸收,实验装置主要测定的是种子萌发时吸收氧气的速率。(3)由图甲可知,该装置是密封的,氧气的含量是有限的,3.5小时后装置内氧气被耗尽,种子进行无氧呼吸,不消耗氧气,因此标尺读数没增加。(4)本实验存在的问题是没有设计对照实验,因此实验数据不能准确反映真实情况,故需要设置对照实验,用同种等量的消毒剂消毒过的没有生命力的种子代替实验组中有生命力的种子,其他条件和实验组一样。
B组 提升题组
一、选择题
1.学习科学时我们经常会用图像来建模,下列对图像的分析错误的是 ( )
A.甲图表示食物中的脂肪在消化道里被消化酶消化的过程
B.乙图表示在玻璃温室内进行植物栽培,一天中室内空气中氧气的浓度随时间变化的曲线
C.丙图为心脏结构示意图,若静脉注射消炎药,则药物通过心脏的途径是Ⅳ→Ⅱ→Ⅰ→Ⅲ
D.丁图显示温室栽培某种蔬菜时温度控制在25~30 ℃最有利于提高产量,当温度在5 ℃以下时该蔬菜光合作用停止
答案 D
解析 脂肪只有在小肠内多种消化液的作用下才能被消化,在口腔、食道和胃内都不能被消化,A正确。0~6时,植物呼吸作用速率大于光合作用速率,释放二氧化碳并吸收氧气,室内氧气浓度下降;6~18时,植物呼吸作用速率小于光合作用速率,吸收二氧化碳并释放氧气,室内氧气浓度上升;18~24时,植物呼吸作用速率大于光合作用速率,室内氧气浓度下降,B正确。静脉注射消炎药后,药物随血液循环的路线:手臂静脉→上腔静脉→右心房→右心室→肺动脉→肺部毛细血管→肺静脉→左心房→左心室→主动脉→全身毛细血管网→病灶,所以药物通过心脏的途径是Ⅳ右心房→Ⅱ右心室→Ⅰ左心房→Ⅲ左心室,C正确。丁图显示温室栽培某种蔬菜时温度控制在25~30 ℃最有利于提高产量,当温度在5 ℃以下时,该蔬菜光合作用减弱,但并未停止,D错误。
二、非选择题
2.某兴趣小组利用如图装置,在透明密闭小室内放置一新鲜叶片和二氧化碳缓冲液(可使小室内CO2的量保持恒定)进行了有关实验。在不同强度光照条件下,根据刻度毛细管内水柱的移动测得小室内气体体积变化如表所示。请分析回答:
光照强度/klx 0 5 10 20 30 40
气体体积变化量[μL/(cm2·min)] -0.25 +0.5 +1.2 +1.7 +1.7 +1.7
(1)该小组为了探究光照强度对光合作用的影响,实验过程要改变光照强度,可进行的操作是 。
(2)实验中,光照可能会引起小室内气体的膨胀或收缩而造成误差,必须设置对照实验,对照组的小室内应放置 和二氧化碳缓冲液。比较两组实验结果,进行矫正,矫正后结果如表所示,分析其中数据可得,光照强度与光合作用强度的关系是 。
(3)若用此装置测定叶片的呼吸作用强度,则需对装置做哪两处改进 。
答案 (1)改变灯泡与装置的距离或改变灯泡的电功率
(2)同种、同样大小的死亡叶片 在一定光照强度范围内,随着光照强度的增加,光合作用强度先增加后保持不变
(3)将装置放在黑暗环境中;将二氧化碳缓冲液换成氢氧化钠溶液
解析 (1)该实验探究的是光照强度对光合作用的影响,该实验可以通过改变灯泡与装置的距离或改变灯泡的电功率来表示光照强度的变化。(2)设置对照实验时,其他条件应与实验组完全相同,不同的是所放叶片应不能进行光合作用和呼吸作用,即同种、同样大小的死亡叶片。分析题意和题表可知,在一定光照强度范围内,随着光照强度的增加,光合作用强度逐渐增加,氧气的生成量逐渐增加;当达到一定光照强度后,由于受叶绿体中光合色素、酶等因素的限制,再增加光照强度,光合作用强度不再增加,氧气生成量不再增加。(3)呼吸作用吸收氧气、释放二氧化碳,光合作用释放氧气、吸收二氧化碳,因此为了排除光合作用的影响,在测定叶片呼吸作用强度时应放在黑暗环境中,同时将装置中的二氧化碳缓冲液换成氢氧化钠溶液,以吸收呼吸作用产生的二氧化碳。
思维亮剑
1.习总书记曾明确指出“绿水青山就是金山银山”。生物圈中到处都有绿色植物,以下对绿色植物的认识,叙述不正确的是 ( )
A.绿色植物参与了生物圈的水循环
B.绿色植物只进行光合作用,不进行呼吸作用
C.绿色植物制造的有机物养育了生物圈中的其他生物
D.绿色植物在维持生物圈碳—氧平衡中起到重要作用
答案 B
解析 绿色植物通过根从土壤中吸收水分,绝大部分水分又通过蒸腾作用散失到大气中,参与了生物圈中的水循环,A正确;绿色植物的每一个活细胞每时每刻都在进行呼吸作用,B错误;绿色植物通过光合作用制造有机物,为其他生物提供了食物,C正确;绿色植物通过光合作用制造氧气并将氧气排到大气中,同时还通过光合作用不断消耗大气中的二氧化碳,维持了生物圈中二氧化碳和氧气的相对平衡,即碳—氧平衡,D正确。
2.如图为生态系统中的碳循环示意图,下列有关描述正确的是 ( )
A.过程①中碳是以CO2(二氧化碳)的形式进行传递的
B.过程③在有光和无光条件下都可发生
C.过程②④⑤都属于呼吸作用
D.在碳循环过程中伴随着能量循环
答案 C
解析 过程①中碳以有机物的形式进行传递,A错误;过程③表示光合作用,植物进行光合作用需要光照条件,在无光条件下不能进行光合作用,B错误;生态系统中物质是循环的,能量是单向流动的,D错误。
创新点 以物质循环为情境,将物质循环与光合作用、呼吸作用融合考查。考生应理解和掌握植物生理作用之间的内在联系。
3.蒲公英是北京地区常见的野生花卉,果实上方具有冠毛。下列叙述不正确的是 ( )
A.冠毛有助于种子传播
B.种子传播可扩大植物分布范围
C.空气湿度增加利于增大种子传播距离
D.种子传播可减少同种个体对资源的争夺
答案 C
解析 从图中可见,当空气湿度增加,冠毛张开幅度减小,从而会减小种子传播的距离,C错误。
创新点 (1)情境创设新颖,与生活实际相结合,图文并茂。
(2)能力多元考查:考查学生识图、析图能力,以及知识迁移能力。
4.光合作用是生物圈中几乎所有生物生存和发展的物质和能量来源。人们对光合作用的探索历程是漫长的,目前仍在进行中。
(1)18世纪,科学家进行了一系列相关的实验。如图所示的实验中,②和 对照,说明植物能够更新由于小鼠呼吸而变得污浊的空气。后来,其他科学家的实验相继证明,植物的光合作用吸收二氧化碳,释放 。
(2)19世纪,科学家把植物放在暗处数小时,然后让某叶片一部分遮光,另一部分暴露在光下。一段时间后,用碘蒸气处理该叶片,结果照光的部分呈深蓝色,遮光的部分无颜色变化。实验结果说明,叶片在光下产生 。
(3)现在,我们知道绿色植物通过光合作用,把 转化为化学能,储存在有机物中,直接或间接地为其他生物提供物质和能量,并对维持大气中的 平衡起重要作用。
答案 (1)④ 氧气
(2)淀粉
(3)光能 碳—氧
解析 (1)题图是著名的普利斯特利实验,其中②④可形成一组对照实验,该对照实验的结论是植物能够更新由于小鼠呼吸而变得污浊的空气。植物光合作用吸收二氧化碳,释放氧气。(2)淀粉遇碘变蓝,该实验结果为照光的部分呈深蓝色,遮光的部分无颜色变化,说明叶片在光下产生淀粉。(3)光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并释放氧气的过程。绿色植物通过光合作用不断消耗大气中的二氧化碳,制造氧气排到大气中,对维持生物圈中的碳—氧平衡起重要作用。
5.图1是被子植物进行光合作用示意图,图中箭头表示物质运输方向,代码Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示物质,字母A、B、C、D表示结构。图2是甲、乙两种植物叶片的光合速率在某一时间段的变化曲线。请分析回答:
图1 图2
(1)图1中Ⅰ、Ⅳ表示的物质分别是 ,A、B表示的结构分别是 ,结构C中进行的能量转换是 。
(2)图2中6:00~20:00时间段,甲、乙两种植物合成图1中物质Ⅲ较多的是 。乙植物在12:00左右光合速率较低的主要原因是光照强、气温高,为降低 ,D关闭,物质Ⅱ不能进入叶片。图2中甲、乙两种植物叶片在16:00的光合速率关系是 。
(3)在一定浓度的物质Ⅱ和恒定温度条件下,把甲植物的叶片置于恒定光照条件下14小时,光合速率为每小时每平方厘米叶面积合成a毫克物质Ⅲ,其余10小时置于黑暗中。已知叶片的平均呼吸速率为每小时每平方厘米叶面积分解b毫克物质Ⅲ,则甲植物在上述24小时内每平方厘米叶面积积累物质Ⅲ 毫克(用算式表示)。
答案 (1)水、氧气 导管、筛管 光能转变为化学能 (2)甲 蒸腾作用 甲、乙相等 (3)14a-24b
解析 (1)由图1可知,被子植物进行光合作用,可通过D气孔从外界环境中吸收Ⅱ二氧化碳。光合作用消耗Ⅰ水和Ⅱ二氧化碳,生成Ⅲ有机物和Ⅳ氧气,氧气可通过D气孔释放到外界环境中。Ⅰ水可通过结构A运输,故A为导管;Ⅲ有机物可通过结构B运输,故B为筛管。C叶绿体是被子植物光合作用的场所,叶绿体中进行的能量转换是光能转变为化学能。(2)由图2可知,6:00~20:00时间段,甲植物的平均光合速率大于乙植物的平均光合速率,故甲、乙两种植物合成有机物较多的是甲。光照强、气温高,为降低蒸腾作用,部分气孔关闭,影响了二氧化碳进入叶片,导致乙植物在12:00左右光合速率较低。由图2可知,甲、乙两种植物叶片在16:00的光合速率相等。(3)甲植物每小时每平方厘米叶面积可以合成a毫克有机物,则光照14小时后,每平方厘米叶面积合成的有机物总量为14a毫克。植物体内的活细胞时时刻刻都在进行呼吸作用,分解有机物,释放能量,所以在24小时内,每平方厘米叶面积分解的有机物总量为24b毫克。则最终甲植物在24小时内每平方厘米叶面积积累有机物的量为14a-24b毫克。
解题思路 根据题干提示及图中箭头指示方向,首先明确各结构及各物质名称,再结合相关知识进行解答。
创新点 (1)考查视角创新:将数学知识与生物学知识结合进行考查。
综合能力考查:考查读图、析图能力,知识迁移及利用生物学知识、原理解释生命现象的能力。
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