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第4节 能量的获得
考点一、获得能量的途径
（一）有氧呼吸
(1)呼吸作用:指在细胞内氧化分解糖类、蛋白质和脂肪等有机物，并释放出能量的过程。
(2)有氧呼吸:指在氧气的参与下，有机物的分解较为彻底，并释放出较多能量的呼吸作用方式。有氧呼吸是自然界中大多数生物进行呼吸作用的主要方式，通常所说的呼吸作用就是指有氧呼吸。
(3)在一般情况下，人体每天进行各种生命活动所需的能量大多来源于糖类，也有一部分来源于脂肪，极少数来源于蛋白质。
（二）无氧呼吸
(1)概念:细胞在缺氧的条件下，将糖类等有机物分解成未彻底氧化的产物，释放出少量能量的过程称为无氧呼吸。
(2)动物(包括人)的无氧呼吸:动物组织细胞在缺氧的情况下，糖类会在相关酶的作用下分解为乳酸，并释放出少量的能量。当大量的乳酸在肌肉组织里堆积时 ，就会有肌肉酸痛的感觉。文字表达式为:
葡萄类 乳酸＋能量（少量）
(3)高等植物的无氧呼吸:高等植物在缺氧(如水淹)的情况下，也能进行短时间的无氧呼吸，糖类被分解为酒精和二氧化碳，并释放出少量的能量。文字表达式为:
葡萄类 酒精+二氧化碳＋能量（少量）
(4)微生物的无氧呼吸:有些微生物能长期进行无氧呼吸，微生物的无氧呼吸称为发酵。人们可以利用微生物的发酵作用来生产食品。
典例1：（2022·浙江绍兴·九年级期末）2020浙东唐诗之路。天姥山越野挑战赛于12月20日在镜岭镇雅庄村鸣枪开跑。跑步过程中运动员部分肌肉细胞进行无氧呼吸，其产物是（ ）
A．二氧化碳和水 B．乳酸 C．乳酸和二氧化碳 D．酒精和二氧化碳
【答案】B
【分析】无氧呼吸：指细胞生活在无氧或缺氧的条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底的氧化分解成酒精或乳酸等，同时释放出能量的过程。这个过程没有分子氧参与，其氧化后的不完全氧化产物主要是酒精或乳酸。
【解析】根据无氧呼吸的概念可知：人跑步过程中运动员部分肌细胞进行无氧呼吸，肌细胞生活在无氧或缺氧的条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底的氧化分解乳酸等物质，因此肌细胞进行无氧呼吸，其产物主要是乳酸。
变式1：（2022·浙江绍兴·九年级期末）在利用酵母菌酿酒的过程中，从密闭的发酵罐中检测到三种化学物质的相对含量随密封时间的变化如图所示，则氧气、二氧化碳、酒精对应的曲线分别为
A．P、R、Q B．P、Q、R C．Q、P、R D．Q、R、P
【答案】B
【解析】酵母菌发酵酿酒需要无氧的环境，容器密封，由于酵母菌的生殖繁殖，很快就会把密封的容器中有限的氧气消耗掉，因此急剧减少的物质P是氧气；在开始的生长繁殖过程中就会有二氧化碳产生，繁殖的足够的数量之后，再发酵产生酒精和二氧化碳，因此二氧化碳比酒精多，因此物质Q是二氧化碳，R是酒精。
变式2：（2022·浙江温州·一模）小明在研学活动期间，参观了某葡萄园并参与相关活动。请回答下列问题：
（1）一些葡萄植株叶子发黄，小明建议施加尿素【CO（NH2）2】等化肥，尿素属于______肥。
（2）自制葡萄酒时，利用酵母菌将葡萄汁发酵，产生酒精及二氧化碳，这里的发酵指酵母菌进行______呼吸。
【答案】氮 无氧
【解析】（1）尿素【CO（NH2）2】中含有氮、磷、钾三种元素中的氮元素，所以属于氮肥。
（2）微生物的无氧呼吸成为发酵。
变式3：（2022·浙江嘉兴·九年级期末）酵母菌既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸。将含酵母菌的葡萄糖液分为两等份，如图所示分别装入甲、乙两个相同的烧瓶中，用带有导管的瓶塞塞紧，导管分别通入澄清石灰水中，并定时向甲烧瓶内通入氧气。根据酵母菌代谢方式的多样性推断。
（1）乙烧瓶内最后的产物是_________。
（2）从理论上推测，哪个烧瓶对应的澄清石灰水先变浑浊？请说明理由________。
【答案】酒精和二氧化碳 甲烧瓶，因为甲烧瓶中的酵母菌有充足的氧气，进行有氧呼吸，有机物的分解较为彻底，并释放较多的二氧化碳，所以澄清石灰水先变浑浊。而乙烧瓶中的酵母菌氧气不足，进行无氧呼吸，有机物分解不彻底，释放的二氧化碳较少，所以变浑浊较慢
【分析】酵母菌既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸。有氧呼吸：；无氧呼吸：。
【解析】（1）乙烧瓶内没有通入氧气，所以酵母菌进行无氧呼吸，酵母菌无氧呼吸的表达式为：，所以乙烧瓶内最后的产物是酒精和二氧化碳。
（2）甲烧瓶先变浑浊，因为甲烧瓶中的酵母菌有充足的氧气，进行有氧呼吸，有机物的分解较为彻底，并释放较多的二氧化碳，所以澄清石灰水先变浑浊。而乙烧瓶中的酵母菌氧气不足，进行无氧呼吸，有机物分解不彻底，释放的二氧化碳较少，所以变浑浊较慢。
1．（2021·浙江·九年级专题练习）人体在剧烈运动状态下，不可能发生的（ ）
A．血液中酒精含量增加 B．贮存的糖元减少
C．乳酸积累增加 D．皮肤分泌汗液增加
【答案】A
【分析】人体在剧烈运动状态下，有氧呼吸供能不足，因此会进行无氧呼吸。
【解析】人体在剧烈运动时，贮存的糖元分解以提供能量，皮肤分泌汗液以调节体温。由于暂时性的无氧呼吸，乳酸积累增加。植物无氧呼吸时才会产生酒精。
故选A。
2．（2022·浙江·南海实验学校一模）在四个相同的装置里分别装入等量的下表所示物质，搅拌均匀后密封，在对应温度的环境中同时放置一段时间。下列分析不合理的是（ ）
装置 物质 温度（℃）
① 酵母菌＋葡萄糖＋水 25-30
② 酵母菌＋水 25-30
③ 酵母菌＋葡萄糖＋水 0-5
④ 酵母菌＋葡萄糖＋水 95-100
A．①②对照，可验证酵母菌需要的物质和能量来自葡萄糖
B．将③④重新置于25-30℃的环境中，酵母菌都能继续发酵
C．在某一时间段①中的酒精浓度逐渐增加
D．①③④对照，可验证温度对酵母菌发酵的影响
【答案】B
【分析】酵母菌在适宜的温度下可以进行有氧呼吸和无氧呼吸，有氧时，酵母菌把葡萄糖分解为二氧化碳和水；无氧时，酵母菌把葡萄糖分解为二氧化碳和酒精。在探究某种条件对研究对象的影响时，对研究对象进行的除了该条件不同以外，其他条件都相同的实验叫做对照实验，设置对照实验要遵循单一变量。
【解析】A．①②对照，变量是葡萄糖，可验证酵母菌需要的物质和能量来自葡萄糖，A正确。
B．④的温度过高，杀死了酵母菌，再将重新置于25～30℃的环境中，酵母菌也不能继续发酵，B不合理。
C．酒精发酵需要适宜的温度，在①的温度条件下，某段时间内酒精浓度逐渐增加，C正确。
D．①③④中都有酵母菌+葡萄糖+水，不同的因素是温度，可形成对照，验证温度对酵母菌发酵的影响，D正确。
3．（2021·浙江·八年级专题练习）如图所示是水螅和乳酸菌的呼吸强度与氧浓度的关系，其中表示乳酸菌呼吸曲线的是______；水螅的营养方式是______。
【答案】甲 异养
【分析】水螅是动物，需要氧气维持生命，所以应该是乙曲线；乳酸菌是厌氧型细菌，所以是甲曲线。
【解析】由分析可知：水螅是动物，需要氧气维持生命，所以图中表示水螅的曲线是乙，它所进行的呼吸方式为有氧呼吸；乳酸菌是厌氧型细菌，所以表示乳酸菌的曲线为甲，它所进行的呼吸方式为无氧呼吸，判定依据是氧浓度越高，呼吸效率反而越低。水螅属于腔肠动物，有刺细胞和触手，能捕捉食物，营养方式为异养。
4．（2022·浙江·中考真题）科学观念是指在理解科学知识的基础上对客观事物的整体认识。物质与能量观是重要的科学观念。图甲为小棉同学构建的植物体的能量变化模型，请模仿并完成图乙中动物体的能量变化模型建构：
（1）图乙中“？”处应该填___________；
（2）生物呼吸作用产生的能量主要用于___________。
【答案】化学能 生命活动
【分析】呼吸作用指的是细胞内有机物在氧的参与下被分解成二氧化碳和水，同时释放能量、供生物生命活动的需要的过程。
【解析】（1）活细胞利用氧，将有机物分解成二氧化碳和水，并且将储存在有机物中的能量释放出来，供给生命活动的需要，这个过程叫作呼吸作用。有机物中含有的能量为化学能，可见图乙中“？”处应该填化学能。
（2）呼吸作用将储存在有机物中的能量释放出来，为生命活动提供动力。
5．（2022·浙江温州·九年级期末）下图简单表示了葡萄酒酿制过程，请据图分析并回答下列问题：
葡萄酒的酿制原理是先通气进行________，以增加________，使酵母菌大量繁殖而成为优势菌种，然后再进行________获得葡萄酒。用文字方程式表示酵母菌在整个酿酒过程中的有氧呼吸：________。
【答案】有氧呼吸 酵母菌的数量 无氧呼吸 葡萄糖+氧气二氧化碳+水+能量
【分析】酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生活：在有氧时，酵母菌大量繁殖，但是不起到发酵效果；在无氧时，繁殖速度减慢，但是此时可以进行发酵产生酒精。
【解析】葡萄酒的酿制原理是先通气进行有氧呼吸，获得较多的能量，以增加酵母菌的数量，然后再密封进行无氧呼吸产生酒精，从而获得葡萄酒。酵母菌进行有氧呼吸的表达式为：葡萄糖+氧气二氧化碳+水+能量。
6．（2021·浙江台州·九年级期末）小明因感冒、腹泻，前往医院就诊。
（1）医生建议小明检查血常规。检查结果是小明因感染而出现炎症，这时人体血液中能吞噬病菌的________；（选填“红细胞”或“白细胞”）大量增加。
（2）医生采用“静脉注射药物”对小明进行治疗。这些药液首先经过上下腔________（填血管名称）到达右心房。
（3）小明生病后，身体逐渐消瘦。从物质和能量转换的角度分析，这是人体同化作用________异化作用的结果。（选填“大于”、“小于”或“等于”）
【答案】白细胞 静脉 小于
【分析】根据血液循环的途径不同，可以分为体循环和肺循环两部分。如图所示：
【解析】（1）当身体某处受伤，病菌侵入时，白细胞可以穿过毛细血管壁，聚集到受伤的部位，吞噬病菌，人体发生炎症或其他疾病时，血液内白细胞的总数会增多。
（2）医生为小明进行了静脉注射抗菌药物治疗，则药物随血液先进行体循环，上臂处静脉血管→上下腔静脉。
（3）同化作用指的是合成有机物、贮藏能量；异化作用指的是分解有机物、排除代谢终产物、释放能量。二者之间的关系为：作用方向相反、同时进行。异化作用为同化作用提供能量，同化作用为异化作用提供物质，两者相辅相成。当同化作用大于异化作用时，生物就生长，人就表现出体型增大，体重增加，身材增高等生理变化。当异化作用大于同化作用时，生物可能在运动中或衰老中，如是患病的人就表现出逐渐消瘦的现象。
7．（2021·浙江·九年级专题练习）某中学的小胡同学早晨仅吃了一小片奶油面包就匆匆去参加学校秋季运动会的1500米长跑比赛。赛后，小胡感到头晕乏力，双腿酸胀。请回答下列问题：
（1）小胡将奶油面包中的淀粉摄取到体内并转化成骨骼肌中的葡萄糖，这一过程属于新陈代谢的___________作用。
（2）跑步时小胡的呼吸和脉搏明显加快，从而及时为骨骼肌细胞运送_________和营养物质。
（3）赛后小胡感到双腿酸胀的原因是___________。
（4）有人说小胡胆囊所分泌的胆汁能帮助消化奶油面包中的脂肪。你是否同意这种说法？请说明理由。___________。
【答案】同化 氧气 肌细胞无氧呼吸产生乳酸 不同意，胆汁是由肝脏分泌的
【分析】（1）生物的代谢活动包括同化作用和异化作用两个方面。同化作用是指生物体会不断地从外界吸收营养物质，合成新的自身组成物质，并贮存能量的过程。如绿色植物的光合作用、人体对食物的消化和吸收过程等都是同化作用。异化作用是指生物体不断地氧化分解自身组成物质，释放能量，并不断排出代谢废物的过程。如呼吸作用是生物异化作用的主要过程。
（2）人体每天进行各种生理活动所需的能量大多来源于糖类，也有一部分来源于脂肪，极少数来源于蛋白质。这些有机物的氧化分解是主要通过细胞的有氧呼吸进行的，同时产生二氧化碳、水等产物。
（3）人体在剧烈运动时，肌肉细胞急需大量能量的供应，这时，虽然呼吸运动和血液循环都大大增加了，但仍不能满足肌肉组织对氧的需求，以致肌肉处于暂时相对缺氧的状态，于是细胞就会进行无氧呼吸产生乳酸，并产生少量的能量。
（4）肝脏是人体最大的消化腺，分泌的胆汁流入胆囊浓缩和贮存。
【解析】（1）同化作用是指生物体会不断地从外界吸收营养物质，合成新的自身组成物质，并贮存能量的过程，所以小胡将奶油面包中的淀粉摄取到体内并转化成骨骼肌中的葡萄糖这一过程属于同化作用。
（2） 跑步时，骨骼肌细胞需要更多的氧气以更好的进行呼吸作用，提供能量。
（3） 肌细胞无氧呼吸产生乳酸 ，从而使人感到双腿酸胀 。
（4）不同意，胆汁是由肝脏分泌的，胆囊只是一个储存胆汁的器官。
8．（2022·浙江温州·中考真题）科学中普遍存在着“系统与模型”。
（1）内燃机可当作一个动力系统，工作时将化学能转化为内能，内能再转化为___________。
（2）人体可当作一个生命系统，时刻进行着物质和能量的转换；处于生长发育期的青少年，同化作用强度大于___________作用。
（3）建立模型是解决系统问题的常用方法。如图甲为50毫升溶质质量分数为10%的蔗糖溶液模型，其中5个“ ”代表所有的蔗分子。往该溶液中加水使其溶质质量分数稀释为5％，稀释后溶液密度变小。在答题纸图乙中，补充完成稀释后的蔗糖溶液模型（要求画出液面和蔗糖分子分布）。___________
【答案】机械能 异化
【解析】（1）内燃机可当作一个动力系统，工作时先将燃料的化学能转化为燃气的内能，再将燃气的内能再转化为机械能。
（2）人体从外界摄取营养物质，经过一系列变化，转变成自己身体的一部分，并且储存了能量，这种变化叫做同化作用；与此同时，构成身体的一部分物质不断地分解，同时释放出能量，并把分解所产生的废物排出体外，这种变化叫做异化作用。同化作用和异化作用同时不间断地进行，处于生长发育期的青少年身体之所以能够不断的生长，就是因为他们的同化作用大于异化作用。
（3）根据稀释前后溶质质量不变，设10%的蔗糖溶液密度为ρ1，5%的蔗糖溶液密度为ρ2，5%溶液体积为x，则有50mL×ρ1×10%=x×ρ2×5%，由于稀释后溶液密度变小，即ρ1＞ρ2，故x＞100mL，稀释后的蔗糖溶液密度减小，蔗糖分子间间隔增大，溶液是均一的，故蔗糖分子均匀分布，故稀释后的蔗糖溶液模型如下：。
9．（2022·浙江杭州·九年级期末）2021年12月9日，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富展示了中国空间站工作生活场景，演示了微重力环境下细胞学实验、物体运动、液体表面张力等现象，并与地面课堂进行实时交流。
（1）根据航天员讲解得知：空间站是利用电解水来产生人体呼吸所需要的氧气，在电解水过程中的能量转化是将电能转化为___________。后续还会配备二氧化碳还原系统，在催化剂作用下，将电解水产生的氢气和人体产生的二氧化碳进行反应，产生水和甲烷（化学式为CH4），请写出上述二氧化碳还原系统中反应的主要化学方程式：___________。
（2）以下科学实验能在太空站完成的是：___________（填序号）
①测定小灯泡额定功率； ②验证植物的根具有向地性；
③测定溶液的酸碱性； ④探究杠杆平衡的条件；
（3）三位航天员为了对抗失重对身体造成的影响，需要加强体育锻炼，常见的器械有弹力带和太空自行车，他们运动过后也会感觉到肌肉酸胀，是因为肌肉细胞内发生了___________（选填“有氧呼吸”或“无氧呼吸”），该过程属于___________（选填“同化作用”或 “异化作用”）。
【答案】化学能 4H2+CO2 2H2O+CH4 ①③ 无氧呼吸 异化作用
【分析】人体肌肉细胞呼吸的主要方式是有氧呼吸，在缺氧的条件下也可以进行无氧呼吸，人体肌肉细胞无氧呼吸的产物是乳酸。
【解析】（1）电解水过程中的能量转化是将电能转化为化学能。
催化剂作用下，将电解水产生的氢气和人体产生的二氧化碳进行反应，产生水和甲烷（化学式为CH4），氧化碳还原系统中反应的主要化学方程式4H2+CO22H2O+CH4。
（2）太空站中没有重力，
①测定小灯泡额定功率，可以完成。
②验证植物的根具有向地性，不可以完成。
③测定溶液的酸碱性，可以完成。
④探究杠杆平衡的条件，不可以完成。
故选①③。
（3）同化作用是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质或能量储存的过程。异化作用是指机体将来自环境或细胞自己储存的有机营养物的分子，通过反应降解成较小的、简单的终产物的过程。肌肉酸胀，是因为肌肉细胞在缺氧的情况发生了“无氧呼吸”产生乳酸，该过程属于异化作用。
10．（2022·浙江·天台实验中学九年级开学考试）螺蛳粉是风靡全国的网红食品，其重要配菜是酸笋。腌制酸笋时常加入食盐，为探究食盐含量对酸笋发酵和保存的影响，设计并进行了以下实验：
第一步 将新鲜竹笋洗净，切丝
第二步控制食盐含量 A组 B组 C组
食盐含量1% 食盐含量7% 食盐含量12%
第三步 对发酵罐进行X处理，其他条件相同且适宜。
实验结果 第3天酸化第11天出现腐臭 第11天酸化第30天出现腐臭 酸化不明显第60天出现腐臭
（1）该实验的变量是___________。
（2）在发酵过程中起主要作用的微生物是乳酸菌，因此第三步“X”表示的处理方式是___________（选填“密封”或“敞开”）。
（3）在实验结果中三均出现腐臭现象，主要原因是___________。
（4）根据实验结果分析，食盐含量会影响酸笋的发酵时间和保存期限。因此，在酸笋腌制过程中，我们可采用___________组中设置的食盐含量让笋迅速酸化；在酸化后可添加适量食盐以延缓酸笋腐败。
【答案】食盐含量 密封 其它微生物大量繁殖 A
【分析】对照实验：在探究某种条件对研究对象的影响时，对研究对象进行的除了该条件不同以外，其他条件都相同的实验。根据变量设置一组对照实验，使实验结果具有说服力。一般来说，对实验变量进行处理的，就是实验组。没有处理的就是对照组。
【解析】（1）实验中控制不同的食盐含量，食盐含量1%、食盐含量7%、食盐含量12%形成对照，因此该实验变量是食盐含量。
（2）在无氧的条件下，乳酸菌发酵产生乳酸，在发酵过程中起主要作用的微生物是乳酸菌，因此第三步的处理方式是密封，使乳酸菌进行无氧发酵。
（3）食物腐败的原因是杂菌大量繁殖。在实验结果中三均出现腐臭现象，主要原因是其他细菌、真菌在笋中大量生长繁殖。
（4）根据实验结果，A组在第3天酸化，第11天出现腐臭，因此，在酸笋腌制过程中，我们可采用A组中设置的食盐含量1%让笋迅速酸化，在酸化后可添加适量食盐以延缓酸笋腐败。食盐含量高，可以抑制微生物的生长和繁殖。
11．（2022·浙江杭州·二模）你知道吗？香甜可口的葡萄不仅能直接食用，而且还可以用它做原料，生产葡萄酒和葡萄醋。下面图甲是某兴趣小组制作葡萄酒和葡萄醋的实验流程图。
他们查阅资料得知：葡萄的果皮上含有多种微生物。
根据所学回答下列问题：
(1)在酒精发酵阶段，发挥作用的微生物是______；在操作过程中，发酵罐先通气后密闭。在通气阶段，该微生物主要通过如图乙所示的方式大量繁殖，这种繁殖方式是______；
(2)酒精发酵时要将环境温度控制在，以利于该种微生物生长；
(3)在醋酸发酵阶段，可向葡萄酒中加入醋酸杆菌。醋酸杆菌与制酒用到的微生物相比，其结构上最大的特点是______；
(4)在醋酸发酵阶段如果能产生一定量的乳酸，会使葡萄醋的口味更佳。现有下图所示的两种发酵方法；
方法一：每天都对发酵罐中的原料进行翻动，使其充分接触氧气，发酵30天；
方法二：将发酵罐中的原料分为A、B两层，每天只翻动A层，发酵15天；之后，通过一定的技术手段，将A、B层颠倒，每天只翻动B层，再发酵15天；
为了获得乳酸风味的葡萄醋，他们应选择的方法______（选填“一”或“二”）发酵。
【答案】酵母菌 出芽生殖/无性生殖 无成形的细胞核（无细胞核） 二
【分析】微生物的发酵技术在食品、药品的制作中具有重要意义，如制馒头、面包和酿酒要用到酵母菌，制酸奶和泡菜要用到乳酸菌，制醋要用到醋酸杆菌，利用青霉发酵可以提取出青霉素等。
【解析】（1）在酒精发酵阶段，发挥作用的微生物主要是酵母菌；在操作过程中，发酵罐先通气后密闭。酵母菌的生殖方式为无性生殖中出芽生殖，在通气阶段，酵母菌主要通过出芽的方式大量繁殖。
（3）醋酸菌属于细菌，与制酒用到的微生物酵母菌相比，醋酸菌无成形细胞核。
（4）醋酸菌属于好氧性细菌，只有当氧气充足时，才能进行旺盛的生理活动。在醋酸发酵阶段如果能产生一定量的乳酸，会使葡萄醋的口味更佳。
而乳酸菌的生长、繁殖需无氧条件，因此为了获得乳酸风味的葡萄醋，他们应选择方法二的发酵方法。
【点睛】注意掌握发酵技术在食品制作中的应用，平时注意积累相关的例子。
12．（2021·浙江·九年级专题练习）甲图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。
（1）此实验的实验目的是测定种子萌发时吸收___________的速率（选填“氧气”或“二氧化碳”）
（2）分析3.5小时~4小时内标尺读数没增加最可能的原因___________。
（3）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___________。
（4）由于外界温度、压强的改变会导致气体体积改变，在对照实验中气体体积会增大，在2小时中刻度变化了0.2个单位。那么同等条件下，萌发的种子此时实际呼吸速率是___________单位/小时。
【答案】氧气 无氧呼吸 用等量消毒液杀菌过的死种子代替实验组中的活种子，其他装置同于实验组 1.55
【解析】（1）据图甲可知，该实验装置测量种子有氧呼吸时消耗的氧气量，主要原因是种子有氧呼吸消耗了氧气，生成的二氧化碳被氢氧化钠溶液吸收，所以锥形瓶内的气体总量减少，U型管右侧液面上升，因此该实验的目的是测定种子萌发时吸收氧气的速率；
（2）3.5小时～4小时内标尺读数没增加最可能的原因种子进行无氧呼吸，不消耗O2；
（3）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。因此需要设计简单的对照实验，即用等量消毒液杀菌过的死种子代替实验组中的活种子，其他装置同于实验组；
（4）由柱形图分析可知，在最初2小时U形管液面上升5.6﹣2.3＝3.3个单位，而由于外界温度、压强的改变导致气体体积改变，在对照实验中气体体积变化在最初2小时是﹣0.2个单位（标尺读数减少0.2个单位），因此实际上液面上升3.3﹣0.2＝3.1个单位，则同等条件下萌发的种子此时实际呼吸速率是3.1÷2＝1.55单位/小时。
13．（2021·浙江·九年级专题练习）如图是研究酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸产物差异的实验：
步骤一：取2克高活性干酵母放于烧杯中，加入200毫升的32℃的质量分数为5%的葡萄糖溶液，搅拌使其均匀混合。
步骤二：
取两支相同的注射器，编号为A和B，在注射器内分别抽取30毫升酵母菌培养液，B号注射器再抽取30毫升空气，振荡几次；
步骤三：用橡胶管分别连接注射器和装有BTB试剂的试管，5分钟后观察实验现象。
步骤四：将注射器内的酵母菌培养液分别倒入烧杯中，加入酸性重铬酸钾溶液，观察实验现象。
查阅资料：
①BTB试剂在中性环境中呈淡蓝色，在酸性环境中呈黄色；酸性重铬酸钾溶液呈橙色，遇酒精变成灰绿色。
②无氧呼吸：葡萄糖→二氧化碳+酒精+少量能量
（1）实验用32℃的质量分数为5%的葡萄糖溶液的目的是________。
（2）写出酵母菌有氧呼吸的文字表达式________。
（3）若A、B两组试管中出现________现象，说明相同条件下，无氧呼吸产生二氧化碳比有氧呼吸少。
（4）实验结束后，发现两个烧杯中的酸性重铬酸钾溶液均变为灰绿色，试分析其原因________。
【答案】保持酵母菌的活性，并提供其呼吸作用所需的有机物 葡萄糖+氧气 水+二氧化碳+能量 A试管中黄色比B中的黄色淡 实验时间较长，B试管中空气不足，酵母菌也进行了无氧呼吸，产生了酒精
【分析】（1）实验时葡萄糖溶液温度控制在32℃，此时酵母菌最适宜的生活温度，过高过低都会杀死酵母菌；酵母菌呼吸作用需要消耗有机物。
（2）酵母菌的有氧呼吸的过程，就是葡萄糖和氧气在酶的催化作用下，生成水、二氧化碳和能量的过程。
（3）若A、B两组试管中都会产生二氧化碳气体，有氧呼吸产生的多于无氧呼吸。BTB试剂在酸性环境中呈黄色，二氧化碳溶解于水呈酸性，若出现B试管首先由蓝色变为黄色，说明相同条件下，无氧呼吸产生的二氧化碳比有氧呼吸少。
（4）实验结束后，B试管中氧气消耗干净，酵母菌进行无氧呼吸产生了少量酒精，于是发现两个烧杯中的酸性重铬酸钾溶液均变为灰绿色。
【解析】（1）实验用32℃的质量分数为5%的葡萄糖溶液的目的是：保持酵母菌的活性，并提供其呼吸作用所需的有机物。
（2）酵母菌有氧呼吸的文字表达式：。
（3）若A、B两组试管中出现A试管中黄色比B中的黄色淡现象，说明相同条件下，无氧呼吸产生的二氧化碳比有氧呼吸少。
（4）实验结束后，发现两个烧杯中的酸性重铬酸钾溶液均变为灰绿色，其中的原因为：实验时间较长，B试管中空气不足，酵母菌也进行了无氧呼吸，产生了酒精。
14．（2021·浙江·八年级专题练习）小金同学研究酵母菌的呼吸作用方式及其代谢产物，设计图甲和乙装置进行实验。在35℃时，将酵母菌和一定质量分数的葡萄糖溶液混合后，加入B和D装置中。据此回答下列问题：
（1）小金同学通过C和E装置的澄清石灰水是否变浑浊，来判断酵母菌是进行有氧呼吸还是无氧呼吸。该判断依据是否合理，说明理由。___________
（2）小金认为C瓶澄清石灰水变浑浊不足以确定B瓶产生了，需要如何改进？___________
（3）利用传感器测定并记录装置D中酵母菌数量、葡萄糖浓度和酒精浓度绘制图丙曲线。解释在温度为35℃时，图丙中酒精含量变化的原因是___________。
【答案】不能，因为酵母菌有氧和无氧呼吸均可产生二氧化碳 应在A装置和B装置之间增加盛澄清石灰水溶液的锥形瓶（其他合理表述也可） O-时酵母菌只进行有氧呼吸不产生酒精：酵母菌主要进行无氧呼吸，产生大量酒精；由于蔗糖大量被消耗导致无氧呼吸减弱，产生酒精速度减慢。（其他合理表述也可）
【解析】（1）酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸均可产生二氧化碳，通过C和E装置的澄清石灰水是否变浑浊，无法判断酵母菌进行的是有氧呼吸还是无氧呼吸，故填不能，因为酵母菌有氧和无氧呼吸均可产生二氧化碳。
（2）C瓶澄清石灰水变浑浊可能是没有被氢氧化钠溶于吸收的二氧化碳气体进入C瓶导致称取石灰水变浑浊，应检验氢氧化钠溶于是否完全吸收二氧化碳，即应在A装置和B装置之间增加盛澄清石灰水溶液的锥形瓶，故填应在A装置和B装置之间增加盛澄清石灰水溶液的锥形瓶。
（3）由图可知，0-时酵母菌只进行有氧呼吸不产生酒精，酵母菌主要进行无氧呼吸，产生大量酒精，由于蔗糖大量被消耗导致无氧呼吸减弱，产生酒精速度减慢，故填0-时酵母菌只进行有氧呼吸不产生酒精，酵母菌主要进行无氧呼吸，产生大量酒精，由于蔗糖大量被消耗导致无氧呼吸减弱，产生酒精速度减慢。
15．（2022·浙江舟山·九年级期末）新冠肺炎传染性强，严重患者会出现呼吸衰竭、窒息导致死亡。目前疫情防控形势依旧严峻复杂。
（1）进行新冠肺炎手术治疗中，可能会出现肺部出血，需要输血，输血前需要做好各项检查，化验病人血型。ABO血型系统是人类最早认识也是最为重要的血型系统。为了更好地理解人类的ABO 血型系统，左图是某同学绘制的A型血和B型血的模型图，据此推测，O型血的模型图是___________；
（2）正常情况下，葡萄糖在人体内氧化分解产生二氧化碳和水并释放能量，这一过程属于代谢的___________作用（选填“同化”或“异化”）。如果病毒侵害肺部严重损害肺功能时，人体呼吸衰竭吸收不了外界空气中的氧气进行有氧呼吸，此时人体某些细胞只能进行无氧呼吸。写出此时呼吸作用的文字表达式：___________。
（3）因为防疫的需要，很多地方常用如图甲所示的伸缩隔离柱分流人群。圆盘形底座质量分布均匀，直径32cm，正中有一立柱杆身，顶端伸缩头中有可收缩的布带，内部有弹性装置固定，松手后布带会自动收回伸缩头中。其模型结构如图乙，A为伸缩头固定装置，B为杆身和底座连接处（杆身直径、布带宽度、底座厚度均不计，除底座外其余部件的质量都不计），AB长80cm，底座标配质量为6.5kg。
①图甲中布带向右拉出时，可将隔离柱整体看作一根杠杆，在图乙中画出隔离柱受到拉力的力臂L。②在使用“标配底座”时，布带可承受的最大拉力为多少？（g取10N／kg）
【答案】D 异化 葡萄糖乳酸+能量
【分析】ABO血型的对比：
血型 红细胞凝集原 血清凝集素
A型 A 抗B
B型 B 抗A
AB型 A、B 无
O型 无 抗A、抗B
【解析】（1）由图可知，A型血中只有A凝集原和抗B凝集素，B型血中只有B凝集原和抗A凝集素， 而O型血没有凝集原，血清中有抗A和抗B两种凝集素，故D图表示O型血。
（2）人体从外界摄取营养物质，经过一系列的变化，转变成自己身体的一部分，并且储存了能量，这种变化叫做同化作用；与此同时，构成身体的一部分物质不断的分解，同时释放出能量，并且把分解所产生的废物排出体外的过程叫做异化作用。葡萄糖在人体内氧化分解产生二氧化碳和水并释放能量，这一过程属于代谢的异化作用。人体进行无氧呼吸的文字表达式：葡萄糖乳酸+能量。
（3）①隔离柱整体看成是一根杠杆，则底座的右端是支点，过支点作拉力作用线的垂线段，即拉力的力臂L，如下图所示：
②底座标配的重力G=mg=6.5kgx10N/kg=65N
圆盘的半径为
由图知，以底盘右侧点为支点，则L=AB=80cm
自身重力力臂L′=16cm
根据杠杆平衡条件可得FL=GL′
所以
思维导图
典例分析
举一反三
课后巩固
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第4节 能量的获得
考点一、获得能量的途径
（一）有氧呼吸
(1)呼吸作用:指在细胞内氧化分解糖类、蛋白质和脂肪等有机物，并释放出能量的过程。
(2)有氧呼吸:指在氧气的参与下，有机物的分解较为彻底，并释放出较多能量的呼吸作用方式。有氧呼吸是自然界中大多数生物进行呼吸作用的主要方式，通常所说的呼吸作用就是指有氧呼吸。
(3)在一般情况下，人体每天进行各种生命活动所需的能量大多来源于糖类，也有一部分来源于脂肪，极少数来源于蛋白质。
（二）无氧呼吸
(1)概念:细胞在缺氧的条件下，将糖类等有机物分解成未彻底氧化的产物，释放出少量能量的过程称为无氧呼吸。
(2)动物(包括人)的无氧呼吸:动物组织细胞在缺氧的情况下，糖类会在相关酶的作用下分解为乳酸，并释放出少量的能量。当大量的乳酸在肌肉组织里堆积时 ，就会有肌肉酸痛的感觉。文字表达式为:
葡萄类 乳酸＋能量（少量）
(3)高等植物的无氧呼吸:高等植物在缺氧(如水淹)的情况下，也能进行短时间的无氧呼吸，糖类被分解为酒精和二氧化碳，并释放出少量的能量。文字表达式为:
葡萄类 酒精+二氧化碳＋能量（少量）
(4)微生物的无氧呼吸:有些微生物能长期进行无氧呼吸，微生物的无氧呼吸称为发酵。人们可以利用微生物的发酵作用来生产食品。
典例1：（2022·浙江绍兴·九年级期末）2020浙东唐诗之路。天姥山越野挑战赛于12月20日在镜岭镇雅庄村鸣枪开跑。跑步过程中运动员部分肌肉细胞进行无氧呼吸，其产物是（ ）
A．二氧化碳和水 B．乳酸 C．乳酸和二氧化碳 D．酒精和二氧化碳
变式1：（2022·浙江绍兴·九年级期末）在利用酵母菌酿酒的过程中，从密闭的发酵罐中检测到三种化学物质的相对含量随密封时间的变化如图所示，则氧气、二氧化碳、酒精对应的曲线分别为
A．P、R、Q B．P、Q、R C．Q、P、R D．Q、R、P
变式2：（2022·浙江温州·一模）小明在研学活动期间，参观了某葡萄园并参与相关活动。请回答下列问题：
（1）一些葡萄植株叶子发黄，小明建议施加尿素【CO（NH2）2】等化肥，尿素属于______肥。
（2）自制葡萄酒时，利用酵母菌将葡萄汁发酵，产生酒精及二氧化碳，这里的发酵指酵母菌进行______呼吸。
变式3：（2022·浙江嘉兴·九年级期末）酵母菌既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸。将含酵母菌的葡萄糖液分为两等份，如图所示分别装入甲、乙两个相同的烧瓶中，用带有导管的瓶塞塞紧，导管分别通入澄清石灰水中，并定时向甲烧瓶内通入氧气。根据酵母菌代谢方式的多样性推断。
（1）乙烧瓶内最后的产物是_________。
（2）从理论上推测，哪个烧瓶对应的澄清石灰水先变浑浊？请说明理由________。
1．（2021·浙江·九年级专题练习）人体在剧烈运动状态下，不可能发生的（ ）
A．血液中酒精含量增加 B．贮存的糖元减少
C．乳酸积累增加 D．皮肤分泌汗液增加
2．（2022·浙江·南海实验学校一模）在四个相同的装置里分别装入等量的下表所示物质，搅拌均匀后密封，在对应温度的环境中同时放置一段时间。下列分析不合理的是（ ）
装置 物质 温度（℃）
① 酵母菌＋葡萄糖＋水 25-30
② 酵母菌＋水 25-30
③ 酵母菌＋葡萄糖＋水 0-5
④ 酵母菌＋葡萄糖＋水 95-100
A．①②对照，可验证酵母菌需要的物质和能量来自葡萄糖
B．将③④重新置于25-30℃的环境中，酵母菌都能继续发酵
C．在某一时间段①中的酒精浓度逐渐增加
D．①③④对照，可验证温度对酵母菌发酵的影响
3．（2021·浙江·八年级专题练习）如图所示是水螅和乳酸菌的呼吸强度与氧浓度的关系，其中表示乳酸菌呼吸曲线的是______；水螅的营养方式是______。
4．（2022·浙江·中考真题）科学观念是指在理解科学知识的基础上对客观事物的整体认识。物质与能量观是重要的科学观念。图甲为小棉同学构建的植物体的能量变化模型，请模仿并完成图乙中动物体的能量变化模型建构：
（1）图乙中“？”处应该填___________；
（2）生物呼吸作用产生的能量主要用于___________。
5．（2022·浙江温州·九年级期末）下图简单表示了葡萄酒酿制过程，请据图分析并回答下列问题：
葡萄酒的酿制原理是先通气进行________，以增加________，使酵母菌大量繁殖而成为优势菌种，然后再进行________获得葡萄酒。用文字方程式表示酵母菌在整个酿酒过程中的有氧呼吸：________。
6．（2021·浙江台州·九年级期末）小明因感冒、腹泻，前往医院就诊。
（1）医生建议小明检查血常规。检查结果是小明因感染而出现炎症，这时人体血液中能吞噬病菌的________；（选填“红细胞”或“白细胞”）大量增加。
（2）医生采用“静脉注射药物”对小明进行治疗。这些药液首先经过上下腔________（填血管名称）到达右心房。
（3）小明生病后，身体逐渐消瘦。从物质和能量转换的角度分析，这是人体同化作用________异化作用的结果。（选填“大于”、“小于”或“等于”）
7．（2021·浙江·九年级专题练习）某中学的小胡同学早晨仅吃了一小片奶油面包就匆匆去参加学校秋季运动会的1500米长跑比赛。赛后，小胡感到头晕乏力，双腿酸胀。请回答下列问题：
（1）小胡将奶油面包中的淀粉摄取到体内并转化成骨骼肌中的葡萄糖，这一过程属于新陈代谢的___________作用。
（2）跑步时小胡的呼吸和脉搏明显加快，从而及时为骨骼肌细胞运送_________和营养物质。
（3）赛后小胡感到双腿酸胀的原因是___________。
（4）有人说小胡胆囊所分泌的胆汁能帮助消化奶油面包中的脂肪。你是否同意这种说法？请说明理由。___________。
8．（2022·浙江温州·中考真题）科学中普遍存在着“系统与模型”。
（1）内燃机可当作一个动力系统，工作时将化学能转化为内能，内能再转化为___________。
（2）人体可当作一个生命系统，时刻进行着物质和能量的转换；处于生长发育期的青少年，同化作用强度大于___________作用。
（3）建立模型是解决系统问题的常用方法。如图甲为50毫升溶质质量分数为10%的蔗糖溶液模型，其中5个“ ”代表所有的蔗分子。往该溶液中加水使其溶质质量分数稀释为5％，稀释后溶液密度变小。在答题纸图乙中，补充完成稀释后的蔗糖溶液模型（要求画出液面和蔗糖分子分布）。___________
9．（2022·浙江杭州·九年级期末）2021年12月9日，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富展示了中国空间站工作生活场景，演示了微重力环境下细胞学实验、物体运动、液体表面张力等现象，并与地面课堂进行实时交流。
（1）根据航天员讲解得知：空间站是利用电解水来产生人体呼吸所需要的氧气，在电解水过程中的能量转化是将电能转化为___________。后续还会配备二氧化碳还原系统，在催化剂作用下，将电解水产生的氢气和人体产生的二氧化碳进行反应，产生水和甲烷（化学式为CH4），请写出上述二氧化碳还原系统中反应的主要化学方程式：___________。
（2）以下科学实验能在太空站完成的是：___________（填序号）
①测定小灯泡额定功率； ②验证植物的根具有向地性；
③测定溶液的酸碱性； ④探究杠杆平衡的条件；
（3）三位航天员为了对抗失重对身体造成的影响，需要加强体育锻炼，常见的器械有弹力带和太空自行车，他们运动过后也会感觉到肌肉酸胀，是因为肌肉细胞内发生了___________（选填“有氧呼吸”或“无氧呼吸”），该过程属于___________（选填“同化作用”或 “异化作用”）。
10．（2022·浙江·天台实验中学九年级开学考试）螺蛳粉是风靡全国的网红食品，其重要配菜是酸笋。腌制酸笋时常加入食盐，为探究食盐含量对酸笋发酵和保存的影响，设计并进行了以下实验：
第一步 将新鲜竹笋洗净，切丝
第二步控制食盐含量 A组 B组 C组
食盐含量1% 食盐含量7% 食盐含量12%
第三步 对发酵罐进行X处理，其他条件相同且适宜。
实验结果 第3天酸化第11天出现腐臭 第11天酸化第30天出现腐臭 酸化不明显第60天出现腐臭
（1）该实验的变量是___________。
（2）在发酵过程中起主要作用的微生物是乳酸菌，因此第三步“X”表示的处理方式是___________（选填“密封”或“敞开”）。
（3）在实验结果中三均出现腐臭现象，主要原因是___________。
（4）根据实验结果分析，食盐含量会影响酸笋的发酵时间和保存期限。因此，在酸笋腌制过程中，我们可采用___________组中设置的食盐含量让笋迅速酸化；在酸化后可添加适量食盐以延缓酸笋腐败。
11．（2022·浙江杭州·二模）你知道吗？香甜可口的葡萄不仅能直接食用，而且还可以用它做原料，生产葡萄酒和葡萄醋。下面图甲是某兴趣小组制作葡萄酒和葡萄醋的实验流程图。
他们查阅资料得知：葡萄的果皮上含有多种微生物。
根据所学回答下列问题：
(1)在酒精发酵阶段，发挥作用的微生物是______；在操作过程中，发酵罐先通气后密闭。在通气阶段，该微生物主要通过如图乙所示的方式大量繁殖，这种繁殖方式是______；
(2)酒精发酵时要将环境温度控制在，以利于该种微生物生长；
(3)在醋酸发酵阶段，可向葡萄酒中加入醋酸杆菌。醋酸杆菌与制酒用到的微生物相比，其结构上最大的特点是______；
(4)在醋酸发酵阶段如果能产生一定量的乳酸，会使葡萄醋的口味更佳。现有下图所示的两种发酵方法；
方法一：每天都对发酵罐中的原料进行翻动，使其充分接触氧气，发酵30天；
方法二：将发酵罐中的原料分为A、B两层，每天只翻动A层，发酵15天；之后，通过一定的技术手段，将A、B层颠倒，每天只翻动B层，再发酵15天；
为了获得乳酸风味的葡萄醋，他们应选择的方法______（选填“一”或“二”）发酵。
12．（2021·浙江·九年级专题练习）甲图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。
（1）此实验的实验目的是测定种子萌发时吸收___________的速率（选填“氧气”或“二氧化碳”）
（2）分析3.5小时~4小时内标尺读数没增加最可能的原因___________。
（3）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___________。
（4）由于外界温度、压强的改变会导致气体体积改变，在对照实验中气体体积会增大，在2小时中刻度变化了0.2个单位。那么同等条件下，萌发的种子此时实际呼吸速率是___________单位/小时。
13．（2021·浙江·九年级专题练习）如图是研究酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸产物差异的实验：
步骤一：取2克高活性干酵母放于烧杯中，加入200毫升的32℃的质量分数为5%的葡萄糖溶液，搅拌使其均匀混合。
步骤二：
取两支相同的注射器，编号为A和B，在注射器内分别抽取30毫升酵母菌培养液，B号注射器再抽取30毫升空气，振荡几次；
步骤三：用橡胶管分别连接注射器和装有BTB试剂的试管，5分钟后观察实验现象。
步骤四：将注射器内的酵母菌培养液分别倒入烧杯中，加入酸性重铬酸钾溶液，观察实验现象。
查阅资料：
①BTB试剂在中性环境中呈淡蓝色，在酸性环境中呈黄色；酸性重铬酸钾溶液呈橙色，遇酒精变成灰绿色。
②无氧呼吸：葡萄糖→二氧化碳+酒精+少量能量
（1）实验用32℃的质量分数为5%的葡萄糖溶液的目的是________。
（2）写出酵母菌有氧呼吸的文字表达式________。
（3）若A、B两组试管中出现________现象，说明相同条件下，无氧呼吸产生二氧化碳比有氧呼吸少。
（4）实验结束后，发现两个烧杯中的酸性重铬酸钾溶液均变为灰绿色，试分析其原因________。
14．（2021·浙江·八年级专题练习）小金同学研究酵母菌的呼吸作用方式及其代谢产物，设计图甲和乙装置进行实验。在35℃时，将酵母菌和一定质量分数的葡萄糖溶液混合后，加入B和D装置中。据此回答下列问题：
（1）小金同学通过C和E装置的澄清石灰水是否变浑浊，来判断酵母菌是进行有氧呼吸还是无氧呼吸。该判断依据是否合理，说明理由。___________
（2）小金认为C瓶澄清石灰水变浑浊不足以确定B瓶产生了，需要如何改进？___________
（3）利用传感器测定并记录装置D中酵母菌数量、葡萄糖浓度和酒精浓度绘制图丙曲线。解释在温度为35℃时，图丙中酒精含量变化的原因是___________。
15．（2022·浙江舟山·九年级期末）新冠肺炎传染性强，严重患者会出现呼吸衰竭、窒息导致死亡。目前疫情防控形势依旧严峻复杂。
（1）进行新冠肺炎手术治疗中，可能会出现肺部出血，需要输血，输血前需要做好各项检查，化验病人血型。ABO血型系统是人类最早认识也是最为重要的血型系统。为了更好地理解人类的ABO 血型系统，左图是某同学绘制的A型血和B型血的模型图，据此推测，O型血的模型图是___________；
（2）正常情况下，葡萄糖在人体内氧化分解产生二氧化碳和水并释放能量，这一过程属于代谢的___________作用（选填“同化”或“异化”）。如果病毒侵害肺部严重损害肺功能时，人体呼吸衰竭吸收不了外界空气中的氧气进行有氧呼吸，此时人体某些细胞只能进行无氧呼吸。写出此时呼吸作用的文字表达式：___________。
（3）因为防疫的需要，很多地方常用如图甲所示的伸缩隔离柱分流人群。圆盘形底座质量分布均匀，直径32cm，正中有一立柱杆身，顶端伸缩头中有可收缩的布带，内部有弹性装置固定，松手后布带会自动收回伸缩头中。其模型结构如图乙，A为伸缩头固定装置，B为杆身和底座连接处（杆身直径、布带宽度、底座厚度均不计，除底座外其余部件的质量都不计），AB长80cm，底座标配质量为6.5kg。
①图甲中布带向右拉出时，可将隔离柱整体看作一根杠杆，在图乙中画出隔离柱受到拉力的力臂L。②在使用“标配底座”时，布带可承受的最大拉力为多少？（g取10N／kg）
思维导图
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