高考生物二轮专题复习：专题4 净光合速率与总光合速率、呼吸速率的关系（习题精练含答案详解）

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高考生物二轮专题复习
专题4 净光合速率与总光合速率、呼吸速率的关系
1. 如图表示在光照充足、CO2浓度适宜的条件下,温度对某植物光合作用速率和呼吸速率的影响。下列叙述正确的是 (　　)
A.15 ℃时呼吸作用为暗反应提供的ATP不足
B.5 ℃~37 ℃范围内,植物均表现为生长状态
C.当温度达到50 ℃时,植物细胞因蛋白质
失活而死亡
D.温室栽培中温度控制在37 ℃左右最利于
该植物生长
【答案】B
【分析】光反应产生的ATP用于暗反应。实际光合速率=净光合速率+呼吸速率。实际光合速率大于呼吸速率, 净光合速率大于0，植物的有机物净积累不为0，植物表现为生长状态；实际光合速率小于或等于呼吸速率, 净光合速率小于或等于0，植物的有机物净积累为0，植物表现为不生长状态。
【详解】
A、暗反应需要的ATP来自于光反应,而不是由呼吸作用提供,A项错误;
B、5 ℃~37 ℃范围内,实际光合速率始终大于呼吸速率, 净光合速率始终大于0，因此植物均表现为生长状态,B项正确;
C、当温度达到50 ℃时, 呼吸速率不为0，植物仍然能够进行呼吸作用,说明植物还没有死亡,C项错误;
D、在温度为30 ℃条件下,实际光合作用速率与呼吸作用速率的差值最大,即植物的有机物净积累量最多,最利于该植物生长,D项错误。
2.（2021广东卷·15）与野生型拟南芥WT相比，突变体t1和t2，在正常光照条件下，叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同（图a，示意图），造成叶绿体相对受光面积的不同（图b），进而引起光合速率差异，但叶绿素含量及其它性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，下列叙述错误的是（ ）


A. t2比t1具有更高的光饱和点（光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度）
B. t1比t2具有更低的光补偿点（光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度）
C. 三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关
D. 三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大
【答案】D
【分析】有题图可知，在正常光照下，t2中叶绿体的相对受光面积低于t1，当二者光合作用速率相同时，t2所需光照强度高于t1；当呼吸作用释放CO2速率等于光合作用吸收速率时，t2所需光照强度高于t1。
【详解】
A、在正常光照下，t2中叶绿体的相对受光面积低于t1，当二者光合作用速率相同时，t2所需光照强度高于t1；当二者光合作用速率分别达到最大值时，t2所需光照强度高于t1即t2比t1具有更高的光饱和点，A项正确；
B、在正常光照下，t2中叶绿体的相对受光面积低于t1，当呼吸作用释放CO2速率等于光合作用吸收速率时，t2所需光照强度高于t1，即t1所需光照强度低于t2，t1比t2具有更低的光补偿点，B项正确；
C、题干信息可知，叶绿素含量及其它性状基本一致，三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关，C项正确；
D、题干信息可知，在正常光照条件下，三者光合速率的差异是三者的叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同，造成叶绿体相对受光面积的不同导致的。当光照强度的增加到一定程度后，三者光合速率的差异不会随光照强度的增加而变大，D项错误。
3. 适宜的温度和光照条件下，在盛有水生动植物的鱼缸内（不考虑微生物的影响），物质代谢处于相对平衡状态的是（　　）
A. 动物呼吸作用释放的CO2量等于植物光合作用吸收的CO2量
B. 动物呼吸作用吸收的O2量等于植物光合作用产生的O2量
C. 动植物呼吸作用释放的CO2量等于植物光合作用吸收的CO2量
D. 动物呼吸作用消耗的有机物量等于植物光合作用合成的有机物量
【答案】C
【分析】
根据题意分析，在不考虑微生物的影响的情况下，鱼缸内的物质代谢要处于相对平衡状态，即植物的光合作用的物质变化量等于动物和植物呼吸的总物质变化量。
【详解】
A.要达到物质代谢的相对平衡状态，植物光合作用吸收的CO2量应等于动物和植物的呼吸作用释放的CO2量，A项错误；
B.要达到物质代谢的相对平衡状态，植物光合作用产生的O2量应等于动物和植物的呼吸作用吸收的O2量，B项错误；
C.当动物和植物呼吸作用释放的CO2量等于植物光合作用吸收的CO2量时，物质代谢处于相对平衡状态，C项正确；
D.要达到物质代谢的相对平衡状态，植物光合作用合成的有机物量应等于动物和植物呼吸作用消耗的有机物量，D项错误；
4.光合作用与细胞呼吸是植物体的两个重要的生理活动。请根据下图分析下列叙述不正确的是 (　　)
A.图中1% NaHCO3溶液的作用是为植物光合作用提供CO2
B.若将1% NaHCO3溶液换成等量的1%NaOH溶液,则在短时间内叶绿体中C3会减少
C.若将1% NaHCO3溶液换成等量的1%NaOH溶液,则在短时间内叶绿体中ATP会增多
D.若将1% NaHCO3溶液换成等量的清水,则一段时间后植物的干重会增加
【答案】 D
【分析】NaHCO3溶液是一种CO2缓冲液，在NaHCO3溶液中存在以下平衡： HCO3-+H2O= H2CO3+OH- H2CO3= CO2+H2O，为植物光合作用提供CO2 浓度相对稳定的环境。2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O, 氢氧化钠吸收二氧化碳变成碳酸钠和水。
【详解】
A、装置中1% NaHCO3溶液的作用是为植物光合作用提供二氧化碳,A项正确；
B、如果将图中的1% NaHCO3溶液换成等量的1%的NaOH溶液,因为NaOH可以吸收二氧化碳,二氧化碳参与光合作用中暗反应C3的形成,则在短时间内叶绿体中C3会减少,B项正确；
C、ATP用于C3的还原过程中,根据B项分析,C3减少,ATP利用得少,在叶绿体中剩余的多,C项正确；
D、若将1% NaHCO3溶液换成等量的清水,无法提供光合作用需要的二氧化碳,所以一段时间后植物的干重可能会减少,D项错误。
5.在光照恒定、温度最适条件下,某研究小组用图中甲的实验装置测量一小时内密闭容器中CO2的变化量,绘成曲线如图乙所示。下列叙述错误的是(　)
A.a～b段,叶绿体中ADP从基质向类囊体薄膜运输
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C3的含量在短时间内将增加
【答案】B
【详解】
A、 a～b段植物同时进行光合作用和呼吸作用,叶绿体中ADP从基质向类囊体薄膜运输,A项正确;
B、真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,由a～b段可以计算出净光合速率=(1680-180)÷30=50(ppm CO2/min),B由b～c段可以计算出呼吸速率=(600-180)÷30=14(ppm CO2/min),因此该绿色植物前30分钟真正光合速率平均为64 ppm CO2/min,B项错误;
C、题干中提出,该实验在最适温度条件下进行,因此适当提高温度进行实验,会导致光合速率下降,植物光合作用的光饱和点将下降,C项正确;
D、若第10 min时突然黑暗,则光反应产生的ATP和[H]含量下降,暗反应中三碳化合物的还原速率降低,导致叶绿体基质中C3的含量在短时间内增加,D项正确。
6.下图表示在适宜的光照、CO2浓度等条件下,某植物在不同温度下的净光合作用速率和呼吸作用速率曲线,下列叙述错误的是 (　　)
A.光合作用中温度主要影响暗反应阶段
B.光合作用、呼吸作用都受到温度的影响,其中与呼吸作用有关的酶的适宜温度更高
C.温度在30 ℃左右时真正光合作用速率最大
D.若温度保持25 ℃,长时间每天交替进行12 h光照、12 h黑暗,该植物不能正常生长
【答案】D
【分析】图中曲线实线代表净光合作用速率，虚线代表呼吸作用速率，从图中数据可知,在温度为30 ℃左右时真正光合作用速率最大，在温度为40 ℃左右时呼吸作用速率最大。真正光合作用速率是净光合作用速率和呼吸作用速率之和,由图中数据可知,在温度为30 ℃左右时真正光合作用速率最大。如果温度保持25 ℃,长时间每天交替进行12 h光照、12 h黑暗, 净CO2吸收量=(4-2.5)×12=18，净CO2吸收量>0,植物体内有机物积累，该植物能正常生长。
【详解】
A、光合作用过程中暗反应需要酶的种类和数量多,酶受温度的影响,所以光合作用中温度主要影响暗反应阶段,A项正确;
B、光合作用、呼吸作用都需要酶的参与,所以都受温度的影响,由题图可知与呼吸作用有关的酶的适宜温度更高,B项正确;
C、真正光合作用速率是净光合作用速率和呼吸作用速率之和,由图中数据可知,在温度为30 ℃左右时真正光合作用速率最大,C项正确;
D、如果温度保持25 ℃,长时间每天交替进行12 h光照、12 h黑暗,(4-2.5)×12>0,即净CO2吸收量大于0,该植物能正常生长,D项错误。
7.（2021湖南卷·7）绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是（ ）
A.弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用
B.在暗反应阶段，CO2不能直接被还原
C.在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降
D.合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度
【答案】A
【分析】当光合作用速率大于呼吸作用速率时，光合作用O2的产生量大于呼吸作用O2的消耗量，有O2的释放；当光合作用速率小于或等于呼吸作用速率时，光合作用O2的产生量小于或等于呼吸作用O2的消耗量，没有O2的释放。光合作用暗反应分两个阶段：CO2的固定（CO2和C5结合形成C3）和C3还原（C3在光反应提供的DADPH和ATP作用下，还原产生（CH2O）和C5）。在禾谷类作物开花期，光合作用产生的有机物主要供给花穗利用，剪掉部分花穗，有机物消耗减少，叶片的光合速率会暂时下降。合理密植是指在单位面积上，栽种作物或树木时密度要适当，行株距要合理。一般以每亩株数(或穴数)表示。株距、行距要多少才算合理，必须根据自然条件、作物的种类、品种特性 ( https: / / baike. / doc / 4304602-4508416.html" \t "_blank )、以及耕作施肥和其他栽培技术水平而定。合理密植是增加作物产量的重要措施。土壤微生物通过分解有机肥中有机物，产生的二氧化碳，供给农作物进行光合作用，促进农作物的光合作用强度。
【详解】
A、弱光条件下，当光合作用速率小于或等于呼吸作用速率时，光合作用O2的产生量小于或等于呼吸作用O2的消耗量，没有O2的释放，A项错误；
B、在暗反应阶段，CO2先和C5结合形成C3，然后完成C3的还原过程，B项正确；
C、在禾谷类作物开花期，光合作用产生的有机物主要供给花穗利用，剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降，C项正确；
D、合理密植可以充分提高单位面积农作物光能利用率，从而提高光合作用强度，增施的有机肥被土壤微生物分解，产生的二氧化碳供给农作物进行光合作用，促进农作物的光合作用强度，D项正确。
8.（2021广东适应性·18）光补偿点指同一叶片在同一时间内，光合过程中吸收的CO2和呼吸过程中放出的CO2等量时的光照强度；光合速率随光照强度增加，当达到某一光照强度时，光合速率不再增加，该光照强度称为光饱和点。表为甲、乙两个水稻品种在灌浆期、蜡熟期的光合作用相关数据。
表甲、乙两个水稻品种灌浆期和蜡熟期光合作用相关指标的比较
生长期 光补偿点（μmol·m-2·s-1） 光饱和点（μmol·m-2·s-1） 最大净光合速率（μmolCO2·m-2·s-1）
甲 乙 甲 乙 甲 乙
灌浆期 68 52 1853 1976 21．67 27．26
蜡熟期 75 72 1732 1365 19．17 12．63
注：灌浆期幼穗开始有机物积累，谷粒内含物呈白色浆状；蜡熟期米粒已变硬，但谷壳仍呈绿色。
回答下列问题：
（1）从表中的数据推测，___________品种能获得较高产量，理由是____________。
（2）据表分析水稻叶片在衰老过程中光合作用的变化趋势。___________
（3）根据该实验的结果推测，从灌浆期到蜡熟期水稻最大净光合速率的变化可能与叶片的叶绿素含量变化有关。请设计实验验证该推测______（简要写出实验设计思路、预测实验结果并给出结论）。
【答案】
(1). 乙 在灌浆期，乙品种的最大净光合速率比甲大，可积累的有机物多
(2). 下降
(3). 实验设计思路：取等量的同种水稻在灌浆期和蜡熟期的叶片，分别测定其叶绿素含量。
预期实验结果和结论：处于灌浆期的水稻叶片的叶绿素含量高，说明植物由灌浆期到蜡熟期水稻的最大净光合速率下降是由于叶片的叶绿素含量下降导致的。
【分析】
分析表格数据可知，灌浆期甲品种的最大净光合速率小于乙品种；蜡熟期甲品种的最大净光合速率大于乙品种。植物由灌浆期到蜡熟期，甲、乙品种的净光合速率均在下降。
【详解】
（1）从表中的数据推测，灌浆期幼穗开始有机物积累，而乙品种在灌浆期的最大净光合速率大于甲植物，故乙品种可积累的有机物多，能获得较高产量。
（2）据表分析可知，植物由灌浆期到蜡熟期，甲、乙品种的光补偿点增大，光饱和点降低，最大净光合速率均在下降，即水稻叶片在衰老过程中光合作用下降。　　　
（3）分析题意可知，该实验目的是验证植物由灌浆期到蜡熟期，叶片的叶绿素含量减少导致净光合速率下降。根据实验设计原则可知，实验设计思路如下：取等量的同种水稻在灌浆期和蜡熟期的叶片，分别测定其叶绿素含量。
预期实验结果和结论：处于灌浆期的水稻叶片的叶绿素含量高，说明植物由灌浆期到蜡熟期水稻的最大净光合速率下降是由于叶片的叶绿素含量下降导致的。
9.如图是在一定温度条件下测定特定生物呼吸作用和光合作用强度的装置图(呼吸作用的底物为葡萄糖,不考虑装置内微生物的影响)。请回答下列相关问题:
(1)图(1)装置中X为清水,一段时间后(小鼠存活)
玻璃管中红色液滴　　　　(填“向左”“向右”或
“不移动”),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)若图(1)装置中X仍为清水,将小鼠换成含有酵母菌的培养液,则玻璃管中红色液滴的变化情况是　　　　　　　　　　,原因是酵母菌是　　　　　　生物。
(3)如果要在(2)的基础上测定酵母菌有氧呼吸释放CO2的量,该如何改动图(1)装置 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)若图(2)装置的锥形瓶中植物能正常生长,则Y应为　　　　　　　　,这种情况下玻璃管中红色液滴将向右移动,原因是　　　　　　　　　　　　　。
【答案】
（1）不移动 小鼠细胞呼吸吸收的O2量与释放的CO2量相等
（2）刚开始红色液滴不移动,一段时间后向右移动 兼性厌氧型
（3）用NaOH溶液代替清水,其他条件不变
（4）NaHCO3溶液 光合作用产生的O2量大于呼吸作用消耗的O2量
【详解】
（1）图(1)中老鼠进行有氧呼吸吸收的O2量与释放的CO2量相等,且产生的CO2不会被烧杯中的清水吸收,所以装置中的气体体积不变,红色液滴不移动。
（2）将老鼠换成酵母菌,X仍然是清水,由于酵母菌是兼性厌氧型微生物,开始时进行有氧呼吸,红色液滴不移动;后来进行无氧呼吸,产生了CO2,使得装置中气体体积增大,则红色液滴右移。
（3）根据题(2)分析可知,若在(2)基础上将装置中的清水换成NaOH溶液,其他条件不变,可以用红色液滴的移动距离来测定酵母菌有氧呼吸释放CO2的量。
（4）若图(2)装置的锥形瓶中植物能正常生长,说明植物的光合作用速率大于呼吸作用速率,则Y应为NaHCO3溶液,由于光合作用产生的O2量大于呼吸作用消耗的O2量,所以红色液滴右移。
10.（2021广东卷·17）（10分）为积极应对全球气候变化，我国政府在2020年的联合国大会上宣布，中国于2030年前确保碳达峰（CO2排放量达到峰值），力争在2060年前实现碳中和（CO2排放量与减少量相等），这是中国向全世界的郑重承诺，彰显了大国责任。回答下列问题：
（1）在自然生态系统中，植物等从大气中摄取碳的速率与生物的呼吸作用和分解作用释放碳的速率大致相等，可以自我维持_______。自西方工业革命以来，大气中CO2的浓度持续增加，引起全球气候变暖，导致的生态后果主要是___________________________。
（2）生态系统中的生产者、消费者和分解者获取碳元素的方式分别是________________，消费者通过食物网（链）取食利用。
（3）全球变暖是当今国际社会共同面临的重大问题，从全球碳循环的主要途径来看，减少_________和增加____________是实现碳达峰和碳中和的重要举措。
【答案】
（1）碳中和 冰川大量融化消失，使极地生物大量消失，同时海平面升高，对沿海的生态系统造成威胁
（2）生产者通过光合作用或化能合成作用固定CO2、分解者通过分解作用分解植物的残枝败叶、动物的遗体残骸和排遗物中的含碳有机物
（3）碳释放 碳存储
【详解】
（1）从题干信息中可知：碳中和是指CO2排放量与减少量相等。植物等从大气中摄取碳使CO2减少，生物的呼吸作用和分解作用使CO2增加，在自然生态系统中，CO2增加的速率与减少的速率大致相等，可以自我维持碳中和。自西方工业革命以来，大气中CO2的浓度持续增加，引起全球气候变暖，导致的生态后果主要是冰川大量融化，同时海平面升高。
（2）生态系统中的生产者、消费者和分解者获取碳元素的方式分别是：生产者通过光合作用或化能合成作用固定CO2，分解者通过分解作用分解植物的残枝败叶、动物的遗体残骸和排遗物中的含碳有机物，消费者通过食物网（链）取食利用。
（3）碳中和是指CO2排放量与减少量相等。从全球碳循环的主要途径来看，通过减少化石燃料的燃烧、开发新能源等减少CO2排放量，同时通过植树造林，增加CO2吸收量，是实现碳达峰和碳中和的重要举措。