【备考2024】生物学高考一轮复习学案：第11讲　光合作用与细胞呼吸的综合分析（含解析）

生物学高考总复习教案
第11讲 光合作用与细胞呼吸的综合分析
考点一　光合作用与细胞呼吸联系
1.光合作用与有氧呼吸的关系
(1)物质方面
①C：CO2有机物丙酮酸CO2。
②H：H2ONADPH(CH2O)[H]H2O。
③O：H2OO2H2OCO2(CH2O)。
(2)能量方面
(3)NADH([H])、NADPH、ATP
2.辨析净光合速率与总光合速率
(1)结合曲线辨析
提醒　当植株净光合速率为0时，叶肉细胞的净光合速率大于0；当叶肉细胞中净光合速率为0时，植株的净光合速率小于0。
(2)从语言文字中辨析
还有“叶绿体吸收”也表示总光合速率
总(真正)光合速率 净(表观)光合速率 呼吸速率
“同化”“固定”或“消耗”的CO2量 “从环境(容器)中吸收”或“环境(容器)中减少”的CO2量 黑暗中释放的CO2量
“产生”或“制造”的O2量 “释放至环境(容器)中”或“环境(容器)中增加”的O2量 黑暗中吸收的O2量
“产生”“合成”或“制造”的有机物的量 “积累”“增加”或“净产生”的有机物的量 黑暗中消耗的有机物的量
真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率
①光合作用消耗的CO2量＝从环境中吸收的CO2量＋呼吸释放的CO2量
②光合作用产生的O2量＝释放到环境中的O2量＋呼吸作用消耗的O2量　　　　　　
3.自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速率曲线的比较
考向1　结合光合作用与细胞呼吸的联系，考查科学思维
1.(2023·江苏百校大联考)蓝细菌是引起“水华”现象的主要微生物。如图是蓝细菌光合作用和呼吸作用过程中含碳化合物相互转化的部分图解。下列相关叙述正确的是(　　)
A.与过程①②有关的酶分布在叶绿体基质中
B.有氧呼吸中，与过程③相比，过程④产生[H]的量较多
C.过程③④能为过程②提供ATP和NADPH
D.在乳酸菌细胞中能发生的过程是③和④
答案　B
解析　分析题图，对于绿色植物来讲，过程①②分别表示二氧化碳的固定和C3还原过程，为光合作用的暗反应阶段，发生在叶绿体基质中，但图示的过程发生在蓝细菌细胞中，蓝细菌没有叶绿体，因此，蓝细菌细胞中，与过程①②有关的酶分布在细胞质基质中，A错误；有氧呼吸中，与过程③有氧呼吸的第一阶段相比，过程④有氧呼吸的第二阶段产生[H]的量较多，B正确；过程③是有氧呼吸的第一阶段，过程④是有氧呼吸的第二阶段，这两个过程有ATP的产生，同时也有[H]的生成，但这两个过程的[H]是NADH，C错误；乳酸菌为厌氧细菌，在乳酸菌细胞中发生乳酸发酵过程，该过程不产生CO2，能发生的过程是③，D错误。
2.(2023·江苏连云港期初)光合作用和细胞呼吸是植物体的两个重要生理活动，下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述，错误的是(　　)
A.适宜的光照下，叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成
B.细胞呼吸过程中有机物中稳定的化学能主要转变为ATP中活跃的化学能
C.用HO培养小球藻，一段时间后可在其产生的糖类和氧气中检测到18O
D.夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，有利于提高作物产量
答案　B
解析　光合作用的光反应阶段产生ATP，光反应的条件是光照，场所是叶绿体，有氧呼吸的三个阶段都能合成ATP，有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，A正确；光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中有机物中的化学能大部分以热能形式散失，少部分转变为ATP中活跃的化学能，B错误；用HO培养小球藻，在叶绿体中进行光合作用，进行水的光解形成氧气和[H]，则最先检测到含有放射性的产物是氧气；HO可参与有氧呼吸的第二阶段，在CO2中可检测到被标记的18O，再通过光合作用的暗反应阶段，转移到糖类等有机物中，C正确；夏季连续阴天，光照强度减弱，光合作用合成的有机物减少，夏季的气温较高，细胞呼吸作用较强，细胞呼吸分解的有机物较多，不利于植物生长，所以大棚中白天适当增加光照，提高光合作用强度，夜晚适当降低温度，降低细胞呼吸强度从而增加净光合作用强度，可提高作物产量，D正确。
考向2　结合光合作用与细胞呼吸相关曲线考查科学思维
3.(2023·河南九师联盟)某科研人员将某品种茄子置于密闭的大棚中，测量其CO2的吸收量与光照强度、温度等的关系，结果如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)
A.17 ℃时的呼吸速率大于22 ℃时的呼吸速率
B.22 ℃时B点处叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率
C.C点和D点处茄子的净光合速率相同
D.C点和E点处限制茄子光合速率的主要因素相同
答案　C
解析　曲线与纵坐标的交点是呼吸速率，17 ℃时的呼吸速率小于22 ℃时的呼吸速率，A错误；22 ℃时B点处茄子的光合速率等于呼吸速率，由于茄子中存在不能进行光合作用但可进行呼吸作用的细胞，故叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率，B错误；C点和D点处茄子的CO2吸收速率相同，即净光合速率相同，C正确；C点和E点处限制茄子光合速率的主要因素不同，前者是光照强度，后者主要是温度，D错误。
4.(2023·广东珠海一中调研)将某一植株放在密闭玻璃罩内，在夏季晴朗的一天置于室外一昼夜，获得实验结果如图1(C点开始有光照)、2所示。下列有关说法错误的是(　　)
A.图1中BC段较AB段CO2浓度增加减慢，是因为低温使植物呼吸作用减弱
B.图1、图2中分别出现FG段与ef段的变化，原因是部分气孔关闭，叶片吸收CO2的量减少
C.图2中gh段O2含量增加，且到达i点时，该植株积累的有机物最多
D.图示结果表明，该植株经过这一昼夜之后，植物体内有机物含量有所增加
答案　C
解析　图1中的B点为凌晨，此时植物只进行呼吸作用，凌晨气温下降，植物呼吸作用减弱，因此BC段较AB段CO2浓度增加减慢的原因是低温使植物呼吸作用减弱，A正确；图1、图2中分别出现FG段与ef段的变化，原因是此时处于中午，光照较强，温度较高，部分气孔关闭，叶片吸收CO2的量减少，B正确；图2中gh段仍表现为吸收CO2，说明O2含量仍在增加，且到达h点时，该植株积累的有机物最多，C错误；图1中比较A点和J点，J点的CO2浓度低于A点，说明该植物一昼夜总体表现为吸收CO2用于合成有机物，因此经过这一昼夜之后，植物体内有机物含量会有所增加，D正确。
考点二　光合速率的测定方法
1.“液滴移动法”——测定装置中O2的变化
①真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
②物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。　　　
2.“黑白瓶法”——测溶氧量的变化
提醒　①黑白瓶法常用于水生生态系统光合速率和呼吸速率的测定。
②在没有初始值m0时，可利用计算出真正光合速率。
3.“半叶法”——测定光合作用有机物的产生量
提醒　①本方法又叫半叶称重法，即测定单位时间、单位叶面积干物质的产生总量，常用于大田农作物光合速率的测定。
②本方法的要点是一半叶片遮光，另一半叶片照光，同时开始实验。
③可选择对称于主脉的多组叶圆片，烘干称重，分别求出WA和WB的平均值，以减小实验误差。
1.(2023·江西九江模拟)为探究光照强度对光合作用的影响，某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，在25 ℃条件下进行了一系列实验。下列说法正确的是(　　)
A.在无光条件下，液滴向左移动
B.在有光条件下，液滴向右移动
C.在有光条件下，液滴向右移动的距离代表光合速率
D.随光照强度的增强，液滴向右移动的距离逐渐增大
答案　A
解析　由于CO2缓冲液维持装置中的CO2含量不变，所以引起装置中气压变化的原因是O2变化，无光条件下绿色植物只进行细胞呼吸，消耗O2，液滴左移，A正确；有光条件下，绿色植物既进行细胞呼吸消耗O2，又进行光合作用产生O2，若光合作用>呼吸作用，液滴右移，若光合作用＝呼吸作用，液滴不移动，若光合作用<呼吸作用，液滴左移，B错误；在有光条件下，液滴向右移动的距离代表净光合速率，C错误；光照强度小于光补偿点时，液滴向左移，光照强度大于光补偿点，小于光饱和点时，随光照强度的增强，液滴向右移动的距离逐渐增大，D错误。
2.(2023·福建厦门双十学校质检)研究者将对称叶片一半遮光，另一半照光处理。经过一段时间后，在对称部位截取同等面积(实验处理前干重相同)的叶片，烘干称重，用于相关速率的计算。不考虑光照条件对叶片呼吸速率的影响，下列说法正确的是(　　)
A.遮光处理后叶绿体基质中C3的含量比照光处理后低
B.照光处理时类囊体薄膜上可发生NADP＋与电子和H＋结合
C.照光处理与遮光处理后叶片的干重差是由呼吸作用引起的
D.要计算光合作用速率还需测定同等面积叶片的初始干重
答案　B
解析　遮光后，光反应停止，短时间内C3被还原成C5的过程减弱乃至停止，而C5固定CO2的过程仍能继续，故遮光后C3含量会比照光时的C3含量高，A错误；照光处理时类囊体薄膜上可产生NADPH，故可发生NADP＋与电子和H＋结合，B正确；照光处理后与遮光处理后叶片的干重差(单位时间内)是真正光合作用速率，因此不需要测定同等面积叶片的初始干重，C、D错误。
3.(2023·河北景县调研)下表是采用黑白瓶(不透光瓶—可透光瓶)测定的夏季某池塘不同深度水体中初始平均氧浓度与24小时后平均氧浓度，并进行比较计算后的数据。下列有关分析正确的是(　　)
水深/m 1 2 3 4
白瓶中O2浓度/(g·m－3) ＋3 ＋1.5 0 －1
黑瓶中O2浓度/(g·m－3) －1.5 －1.5 －1.5 －1.5
A.水深1 m处白瓶中水生植物24小时制造的O2为3(g·m－3)
B.水深2 m处白瓶中水生植物不能进行水的光解但能进行C3的还原
C.水深3 m处白瓶中水生植物产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体
D.水深4 m处白瓶和黑瓶中的水生植物均不进行光合作用
答案　C
解析　白瓶透光，瓶内水生植物可进行光合作用和呼吸作用，黑瓶不透光，瓶内水生植物只能进行细胞呼吸。在相同条件下培养一定时间，黑瓶中所测得的数据表示瓶内水生植物呼吸作用所消耗的O2量，为1.5(g·m－3)，白瓶中所测得的数据表示瓶内水生植物光合作用产生的O2量与呼吸作用消耗的O2量的差值。综上分析可知，在水深1 m处，白瓶中水生植物24小时制造的O2量为3＋1.5＝4.5
(g·m－3)，A错误；水深2 m处白瓶中水生植物能进行光合作用，因此能进行水的光解和C3的还原，B错误；水深3 m处白瓶中水生植物光合作用产生的O2量与呼吸作用消耗的O2量相等，因此产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体，C正确；在水深4 m处，白瓶中水生植物24小时制造的O2量为－1＋1.5＝0.5(g·m－3)，能进行光合作用，D错误。
重温真题　经典再现
1.(2022·全国乙卷，2)某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是(　　)
A.初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率
B.初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定
C.初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率
D.初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率
答案　D
解析　培养初期，容器内CO2含量逐渐降低，光合速率逐渐降低，之后光合速率等于呼吸速率，A错误；初期光合速率减慢，由于容器内CO2含量初期逐渐降低，即光合速率大于呼吸速率，容器内O2含量升高，呼吸速率会有所升高，之后保持稳定，B错误；根据上述分析，初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C错误，D正确。
2.(2019·全国卷Ⅱ，31)(节选)回答下列与生态系统相关的问题。
通常，对于一个水生生态系统来说，可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游植物的总初级生产量(生产者所制造的有机物总量)。若要测定某一水生生态系统中浮游植物的总初级生产量，可在该水生生态系统中的某一水深处取水样，将水样分成三等份，一份直接测定O2含量(A)；另两份分别装入不透光(甲)和透光(乙)的两个玻璃瓶中，密闭后放回取样处，若干小时后测定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含量(C)。据此回答下列问题。
在甲、乙瓶中生产者呼吸作用相同且瓶中只有生产者的条件下，本实验中C与A的差值表示这段时间内________________________；C与B的差值表示这段时间内________________________；A与B的差值表示这段时间内____________________________________________________________________。
答案　生产者净光合作用的放氧量　生产者光合作用的总放氧量　生产者呼吸作用的耗氧量
解析　若干小时后，透光的乙瓶中的氧气含量(C)与水样中氧气的初始含量(A)的差值表示这一时间段内生产者净光合作用的放氧量；水样中氧气的初始含量(A)与不透光的甲瓶中的氧气含量(B)的差值表示这一时间段内生产者呼吸作用的耗氧量；C与B的差值表示这一时间段内生产者光合作用的总放氧量。
3.(2022·广东卷，18)研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后(图a)，测定相关指标(图b)，探究遮阴比例对植物的影响。
回答下列问题：
(1)结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量________，原因可能是____________________________________________________________________。
(2)比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的________________，因而生长更快。
(3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究：
实验材料：选择前期__________一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。
实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以______为对照，并保证除__________外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。
结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。
分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是______________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
答案　(1)高　遮阴条件下植物合成较多的叶绿素 (2)糖类等有机物　(3)光照条件　A组　遮阴比例 探究提高作物产量的最适遮阴比例
解析　(1)分析题图b结果可知，培养10天后，A组叶绿素含量为4.2(mg·dm－2)，C组叶绿素含量为4.7(mg·dm－2)，原因可能是遮阴条件下植物合成较多的叶绿素，以尽可能地吸收光能。(2)图b中B1叶绿素含量为5.3(mg·dm－2)，B2叶绿素含量为3.9(mg·dm－2)，A组叶绿素含量为4.2(mg·dm－2)；B1净光合速率为20.5(μmol CO2·m－2·s－1)，B2的净光合速率为7.0(μmol CO2·m－2·s－1)，A组净光合速率为11.8(μmol CO2·m－2·s－1)，可推出B组的玉米植株平均叶绿素含量为(5.3＋3.9)/2＝4.6(mg·dm－2)，平均净光合速率为(20.5＋7.0)/2＝13.75 (μmol CO2·m－2·s－1)，两项数据B组均高于A组，推测B组可能会积累更多的糖类等有机物，因而生长更快。(3)分析题意可知，该实验目的是探究B组条件下是否能提高作物产量。该实验自变量为玉米遮阴程度，因变量为作物产量，可用籽粒重量表示。实验设计应遵循对照原则、单一变量原则、等量原则等，无关变量应保持相同且适宜。若遮阴50%能提高玉米产量的结论成立，则下一步探究的实验思路是探究提高作物产量的最适遮阴比例。
限时强化练　
(时间：30分钟)
【对点强化】
考点一　光合作用与细胞呼吸联系
1.(2023·广东中山市调研)将一株生长正常的某种植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养。从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0，之后保持不变。在上述整个时间段内，玻璃容器内CO2浓度表现出的变化趋势是(　　)
A.降低至一定水平时再升高
B.持续保持相对稳定状态
C.降低至一定水平时保持不变
D.升高至一定水平时保持相对稳定
答案　C
解析　密闭容器内的植物在光照条件下既能进行光合作用也能进行呼吸作用，植物净光合速率＝实际光合速率－呼吸速率，净光合速率只要大于0，则光合作用消耗的CO2量就大于呼吸作用释放的CO2量；根据题意，从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0，之后保持不变。说明密闭容器内的CO2浓度从光照开始就下降，当净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0时，密闭容器内的CO2浓度停止下降，然后净光合速率为0，保持不变，密闭容器内的CO2浓度也保持不变，C正确。
2.(2023·辽宁省实验中学)如图所示为某高等植物叶肉细胞内有关细胞器的代谢活动，下列相关叙述不正确的是(　　)
A.甲可以调节细胞内的环境
B.乙为叶绿体，a在类囊体薄膜上形成，用于B的还原
C.若G与F是同一种物质，则G在丙的基质中产生
D.无光条件下，乙不能产生ATP但能产生E，而丙能产生ATP
答案　D
解析　根据各细胞器的结构特点及物质变化可判断甲、乙、丙分别为液泡、叶绿体和线粒体，液泡具有调节细胞内的环境的作用，A正确；根据题图中的箭头指向推知a为NADPH和ATP，它们是在类囊体薄膜上形成的，用于C3的还原，B正确；若G与F是同一种物质，根据图中信息判断G与F都是CO2，在线粒体中CO2是在线粒体基质中产生的，C正确；E为(CH2O)，无光条件下，暗反应不能正常进行，叶绿体不能产生E，但线粒体能产生ATP，D错误。
3.(2023·河北石家庄调研)将某植物放在透明且密闭的容器内，并在适宜条件下培养。测得植物吸收和产生CO2的速率如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A.T1时刻，该植物固定CO2的速率是10(mg·h－1)
B.T2时刻，该植物能进行光合作用但无有机物积累
C.T1～T3时间段内，该植物的净光合速率逐渐下降
D.T3时刻后，密闭容器中的CO2浓度不断升高
答案　C
解析　T1时刻，该植物固定CO2的速率为总光合速率，即总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝10＋2＝12(mg·h－1)，A错误；T2时刻，该植物净光合速率大于0，有有机物的积累，B错误；密闭容器内二氧化碳的含量一定，随着光合作用的进行，二氧化碳浓度逐渐降低，所以T1～T3时间段，该植物的净光合速率逐渐下降，C正确；T3时刻之后，该植物的光合速率等于呼吸速率，容器中CO2浓度保持不变，D错误。
4.(2023·山东济南模拟)景天酸代谢(CAM)途径属于某些植物特有的CO2固定方式：夜晚气孔开放，通过一系列反应将CO2固定于苹果酸，并储存在液泡中(甲)；白天气孔关闭，苹果酸运出液泡后放出CO2，供叶绿体的暗反应(乙)利用。下列关于这类植物的叙述错误的是(　　)
A.在夜晚，叶肉细胞能产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体
B.景天酸代谢途径的出现，可能与植物适应干旱条件有关
C.给植物提供14C标记的14CO2，14C可以出现在OAA、苹果酸、C3和有机物中
D.在上午某一时刻，突然降低外界的CO2浓度，叶肉细胞中C3的含量短时间内不变
答案　A
解析　在夜晚，叶肉细胞只能通过细胞呼吸产生ATP，即产生ATP的细胞器是线粒体，A错误；具有景天酸代谢途径的植物，气孔白天关闭，可以减少蒸腾作用，夜晚气孔张开吸收二氧化碳，因此可以适应干旱环境，B正确；晚上气孔开放，14CO2进入细胞后在细胞质基质中与PEP结合生成OAA，然后再转化为苹果酸而被固定。白天苹果酸运出液泡后放出14CO2，14CO2首先与五碳化合物结合生成三碳化合物，随后三碳化合物被还原生成有机物，14CO2→OAA→苹果酸→14CO2→14C3→(14CH2O)，C正确；由于该类植物白天气孔关闭，所以在上午某一时刻，突然降低外界的CO2浓度，对于该叶肉细胞来说，其暗反应不受影响，即C3的含量不受影响，D正确。
5.(2023·湖北四地七校联盟)某实验小组研究温度对水绵光合作用的影响，实验结果如下图所示，据图分析，下列有关说法正确的是(　　)
A.据图可知，水绵细胞呼吸作用的最适温度为35 ℃
B.图中水绵细胞积累有机物速率最大时的温度是25 ℃
C.每天光照12小时，最有利于水绵生长的温度是25 ℃
D.在5 ℃时，水绵细胞产生O2的速率是消耗O2的速率的2倍
答案　B
解析　由于没有对高于35 ℃条件下水绵细胞的呼吸作用进行研究，因此无法判断水绵细胞呼吸作用的最适温度为35 ℃，A错误；有机物的积累速率取决于净光合速率，由图可知，温度为25 ℃时，水绵细胞在光照下吸收CO2的量最大，即净光合速率最大，积累有机物速率最大，B正确；水绵在一昼夜中积累的有机物越多，越有利于水绵生长，每天光照12小时，水绵在一昼夜中积累的有机物为光照条件下积累的有机物－黑暗条件下消耗的有机物＝12×光照下吸收CO2的量－12×黑暗中释放CO2的量，由题图可知，温度为20 ℃时，水绵在一昼夜中积累的有机物最多，C错误；由题图可知，温度为5 ℃时，水绵细胞产生O2的速率＝净光合速率＋呼吸速率＝光照下吸收CO2的量＋黑暗中释放CO2的量＝1＋0.5＝1.5(mg·h－1)，由于呼吸作用消耗O2的速率为0.5(mg·h－1)，所以水绵细胞产生O2的速率是消耗O2的速率的3倍，D错误。
考点二　光合速率的测定方法
6.(2023·河南洛阳统考)如图所示，将对称叶片左侧遮光，右侧曝光，并采用适当的方法阻止两部分之间的物质转移。在适宜光照下照射6小时后，从两侧截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为a和b。下列相关叙述正确的是(　　)
A.a/6所代表的是该叶片的呼吸速率
B.b/6所代表的是该叶片的光合速率
C.(b＋a)/6所代表的是该叶片的净光合速率
D.(b－a)/6所代表的是该叶片的真正光合速率
答案　D
解析　a＝叶片原重量－呼吸消耗，呼吸速率＝(叶片原重量－a)/6，故a/6不是呼吸速率，A错误；b＝叶片原重量＋总光合作用－呼吸消耗，光合速率＝(b－叶片原重量＋呼吸消耗)/6，故b/6不是光合速率，B错误；无法计算该叶片的净光合速率，C错误；b－a表示光合作用合成有机物的总量，所以(b－a)/6所代表的是该叶片的真正光合速率，D正确。
【综合提升】
7.(2023·广东名校联考)将长势相同的黑藻均分为八份，编为A、B两组，每组四份。将A组分别放入装有300 mL自来水的4只烧杯中，放入光照培养箱中，控制光照强度分别为0 lx、1 500 lx、3 000 lx、4 500 lx；将B组分别放入装有300 mL自来水且溶解有0、0.1%、0.5%、2%NaHCO3的4只烧杯中，放入光照培养箱中，控制光照强度为1 500 lx。用溶解氧传感器检测两组烧杯中黑藻的放氧情况，每
2 min采集一次数据，连续采集10 min，实验结果如图所示(忽略不同光照强度对水温的影响)。
(1)本实验中涉及的自变量为____________________________________________。
(2)A组实验中，光照强度为3 000 lx时，10 min内黑藻通过光合作用产生的氧气量大约为________mg；光照强度为4 500 lx时，8～10 min溶解氧量几乎没有发生变化，原因是_______________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)B组实验中有一只烧杯中溶解氧量几乎未发生变化，该烧杯中黑藻所处的实验条件是_______________________________________________________________，
此时叶肉细胞中光合速率________(填“>”“<”或“＝”)呼吸速率。该烧杯中溶解氧量变化与其他三只烧杯明显不同的原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案　(1)光照强度、NaHCO3浓度、时间 (2)5　随着植物光合作用的进行，自来水中CO2浓度降低，植物光合速率下降，与呼吸速率大致相等，溶解氧量几乎不变　(3)2%NaHCO3、1 500 lx　>　NaHCO3浓度较高，植物吸水困难，光合作用强度和细胞呼吸强度均减弱，而且氧气产生量和消耗量相等
解析　(1)该实验中检测了不同条件下溶解氧的变化，其中的条件包括不同的光照强度和NaHCO3浓度，溶解氧还会随着时间的变化而变化，所以本实验中涉及的自变量有光照强度、NaHCO3浓度、时间。(2)从图来看，实验开始时，溶解氧量为4 mg，光照强度为3 000 lx时，10 min后溶解氧量约为7 mg，所以10 min内黑藻积累的氧气量为7－4＝3(mg)，而10 min内黑藻呼吸作用消耗的氧气量为4－2＝2(mg)，因此，光照强度为3 000 lx时，10 min内黑藻通过光合作用产生的氧气量约为3＋2＝5(mg)。光照强度为4 500 lx时，早期溶解氧量上升，因为光照强度较大，光合速率大于呼吸速率，而后期(8～10 min)溶解氧量几乎不变，可能是自来水中二氧化碳浓度降低，使植物光合速率下降，当光合速率与呼吸速率相等时，溶解氧量不变。(3)烧杯中的溶解氧量不变，说明黑藻植株的光合速率与呼吸速率相等，又因为黑藻植株中进行光合作用的主要是叶肉细胞，而所有细胞都进行呼吸作用，所以对叶肉细胞而言，其光合速率大于呼吸速率。
8.(2023·河北衡水金卷)某生物小组利用图1装置测定自然条件下某植物幼苗一天的光合速率，测定结果如图2所示。回答下列问题：
(1)图1的完全培养液中一定含有________(填无机盐)等合成叶绿素的原料。完全培养液对植物而言是一种________(填“等渗”“低渗”或“高渗”)溶液。
(2)请依据图2画出一天中密闭玻璃内CO2浓度变化的曲线(表示出CO2浓度的大概变化即可)。
(3)图3中，叶绿素分布在________(在A、B、C、D四个场所中选择填入)，产ATP的场所是________(在A、B、C、D四个场所中选择填入)。
(4)图3中①③可代表________(填“CO2”或“O2”)，图3所表示的情况是否可以发生在图2中t2时刻？________(填“是”或“否”)。
答案　(1)Mg、N　低渗
(2)
(3)D　A、D　(4)CO2　否
解析　(1)叶绿素中含有的矿质元素有Mg、N等。植物生活的溶液应该是低渗溶液，这样植物才能正常地吸水。
(2)图2给的是图1中植物光合作用过程中O2释放的速率，要求画出该密闭环境中CO2的浓度变化情况。因此图2中的横轴之上部分对应的是答案中曲线的单调递减区间，反之横轴之下部分对应答案中曲线的单调递增区间。
(3)A为线粒体内膜，进行有氧呼吸第三阶段，D为类囊体薄膜，进行光反应。叶绿素分布在类囊体薄膜上，对应图3中的D。产生ATP的过程有光合作用的光反应，有氧呼吸的三个阶段，无氧呼吸第一阶段，图3 A、B、C、D中只有A和D可以产生ATP。
(4)①③为CO2，②④为O2，图2中t2时氧气释放速率为正值且以最大的速率释放，应该是光合作用大于呼吸作用，图3体现的是，呼吸作用大于光合作用，所以图2中t2时刻不能对应图3所表示的情况。
9.(2023·湖北黄冈调研)某研究所为研究不同“果树—农作物”复合种植模式对果树光合作用的影响，选择了苹果＋玉米和苹果＋绿豆两种种植模式(苹果株高约400 cm，树冠离地约100 cm；玉米株高约200 cm；绿豆株高约45 cm)，种植时，行间距和株距等均相同，每隔2小时测定苹果树的净光合速率，结果如下图所示。回答下列相关问题：
(1)植物叶肉细胞中能捕获光能的物质存在的具体场所是________，叶肉细胞吸收的CO2直接参与的反应过程是________。上图中检测净光合速率的各时间点，叶肉细胞光合作用利用的CO2的来源有______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)分析上图，两种种植模式下，苹果树在夏季12：00时，净光合速率低的原因是___________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
在14：00之前，“苹果＋玉米”模式下苹果树的净光合速率相对较低，原因可能是___________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)从研究结果可得出，苹果树不适合与________(填“高秆”或“矮秆”)农作物复合种植。
答案　(1)类囊体薄膜　CO2的固定　线粒体产生、外界环境吸收　(2)12：00左右温度高，植物部分气孔关闭，CO2进入叶肉细胞的量减少　玉米植株较高，对苹果树叶片有遮挡作用，使苹果树部分叶片获得的光照减少，导致其光照强度降低，光合速率降低(答出“玉米植株对苹果树叶片有遮挡作用，光照强度降低，光合速率降低”即可)　(3)高秆
解析　(1)植物叶肉细胞中能捕获光能的物质为吸收光能的色素，其存在的具体场所是类囊体薄膜。叶肉细胞吸收的CO2直接参与光合作用暗反应过程中的CO2的固定。叶肉细胞光合作用利用的CO2的来源有植物呼吸作用通过线粒体产生，以及从外界环境吸收。(2)由于夏季12：00左右温度高，植物部分气孔关闭，使CO2进入叶肉细胞的量减少，导致净光合速率低。“苹果＋玉米”模式下，玉米植株较高，与苹果树争夺空气中的CO2，导致苹果树冠周围空气中的CO2浓度下降，影响苹果树光合作用的暗反应，因此光合作用速率降低。(3)由于高秆农作物会导致苹果树冠周围空气中的CO2浓度下降，从而影响苹果树的光合作用，故苹果树不适合与高秆农作物复合种植。