2024届高三生物 复习夯实练18：光合速率和呼吸速率的综合分析（含解析）

一轮复习夯实练18 光合速率和呼吸速率的综合分析
一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。
1．(2024·威海高三模拟)如图是某生物体内的某个细胞代谢图，下列有关叙述正确的是(　　)
A．甲、乙分别表示叶绿体和线粒体，该生物一定为高等植物
B．甲、乙中所示的物质与能量处于平衡状态，该生物一定能存活
C．该生物细胞将光能转化为化学能一定与甲有关
D．乙产生的ATP被甲利用时，可以参与的代谢过程包括H2O的光解产生O2
2．(2024·娄底高三期中)如图表示某绿色植物在15 ℃和25 ℃条件下，光照强度和氧气释放速率的关系。下列说法错误的是(　　)
A．当光照强度等于0时，该植物在25 ℃时比15 ℃多吸收氧气10毫升/小时
B．当光照强度等于5千勒克斯时，该植物在两种温度下制造有机物的量相等
C．当光照强度小于5千勒克斯时，适当降低温度有利于温室内该植物的增产
D．当光照强度大于8千勒克斯时，15 ℃下该植物光合作用的制约因素主要是二氧化碳浓度等
3．(2024·莱芜高三期末)某生物兴趣小组在实验室中模拟夏季一天中的光照强度，并测定苦菊幼苗光合速率的变化情况，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．若b点时天气突然转阴，叶肉细胞叶绿体中C3含量降低
B．一天中不同时间的不同光照强度下，苦菊幼苗的光合速率可能相同
C．一天中不同时间的相同光照强度下，苦菊幼苗的光合速率一定不同
D．若a点时叶片的净光合速率为0，则此状态下苦菊幼苗的干重保持不变
4．(2024·烟台高三质检)科研人员检测晴朗天气下露天栽培和大棚栽培的油桃的光合速率(Pn)日变化情况，并将检测结果绘制成图。下列相关说法错误的是(　　)
A．光照强度增大是导致ab段、lm段Pn增加的主要原因
B．致使bc段、mn段Pn下降的原因是气孔关闭
C．致使ef段、op段Pn下降的原因是光照逐渐减弱
D．适时浇水、增施农家肥是提高大田作物产量的重要措施
5．(2023·泰州高三调研)“半叶法”测定光合速率时，将对称叶片的一部分(甲)遮光，另一部分(乙)不作处理，并设法阻止两部分联系。光照6小时，在甲、乙截取等面积的叶片，烘干称重，分别记为a、b，光照前截取同等面积的叶片烘干称重的数据为m0，下列说法错误的是(　　)
A．若m0－a＝b－m0，则表明该实验条件下叶片的光合速率等于呼吸速率
B．本实验需阻止叶片光合产物向外运输，同时不影响水和无机盐的输送
C．忽略水和无机盐的影响，甲部分叶片可在给乙光照时剪下，进行等时长的暗处理
D．选择叶片时需注意叶龄、着生节位、叶片的对称性及受光条件的一致性
6．如图是某科研小组在对药用植物黄精进行光合作用和细胞呼吸研究实验过程中，根据测得的实验数据绘制的曲线图，其中图1的光合曲线(图中实线)是在光照、CO2浓度等条件都适宜的环境中测得，图1的呼吸曲线(图中虚线)是在黑暗条件下测得；图2的实验环境是在恒温密闭玻璃温室中，测定指标是连续24 h室内CO2浓度和植物CO2吸收速率。据图分析，下列说法错误的是(　　)
A．图1中，当温度达到55 ℃时，植物光合作用已停止，可能原因是与光合作用相关的酶失去活性
B．图1中，当温度达到55 ℃时，植物的净光合速率与呼吸速率相等，总光合速率是呼吸速率的2倍
C．结合图1数据分析，进行图2所示实验时，为了减少无关变量带来的干扰，温度应设置在30 ℃左右
D．图1中温度为40 ℃时对应的光合曲线点与图2中6 h和18 h对应的曲线点有相同的净光合速率
二、选择题：每小题给出的四个选项中有一个或多个符合题目要求。
7．(2022·湖南，13)在夏季晴朗无云的白天，10时左右某植物光合作用强度达到峰值，12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是(　　)
A．叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少
B．光合酶活性降低，呼吸酶不受影响，呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量
C．叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏，吸收和传递光能的效率降低
D．光反应产物积累，产生反馈抑制，叶片转化光能的能力下降
8．(2024·泰安高三模拟)薇甘菊是外来入侵物种，研究人员测量薇甘菊在不同光照强度下的ATP和淀粉含量变化。以12：00时的光照强度为100%,8：00时的光照强度为40%,17：00时的光照强度为20%,18：00时的光照强度为0%，结果如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．17：00～18：00淀粉含量下降是因为细胞呼吸强度大于光合作用强度
B．8：00～12：00薇甘菊ATP含量未提高，说明此时光合速率较低
C．8：00时薇甘菊叶肉细胞中产生ATP的细胞结构是线粒体和叶绿体
D．薇甘菊长期在弱光下生长时，叶片会变厚，有利于捕获更多光能来适应弱光环境
9．(2024·郴州高三模拟)自然界中C4植物比C3植物具有更强的固定低浓度CO2的能力。现将取自甲、乙两种植物且面积相等的叶片分别放置到相同大小的密闭小室中，在温度均为25 ℃的条件下给予充足的光照，每隔一段时间测定一次小室中的CO2浓度，结果如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．甲、乙两种植物中，乙植物可能为C4植物
B．实验开始的10 min内，甲、乙两种植物光合作用强度大于细胞呼吸强度
C．M点处两种植物叶片的净光合速率相等
D．40 min时乙植物叶片光合速率等于呼吸速率
三、非选择题
10．(2020·海南，21)在晴朗无云的夏日，某生物兴趣小组测定了一种蔬菜叶片光合作用强度的日变化，结果如图。回答下列问题：
(1)据图分析，与10时相比，7时蔬菜的光合作用强度低，此时，主要的外界限制因素是____________；从10时到12时，该蔬菜的光合作用强度________。
(2)为探究如何提高该蔬菜光合作用强度，小组成员将菜地分成A、B两块，10～14时在A菜地上方遮阳，B菜地不遮阳，其他条件相同。测得该时段A菜地蔬菜的光合作用强度比B菜地的高，主要原因是____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)小组成员又将相同条件的C菜地的上方和四周用遮阳网全部覆盖，测得棚内温度比B菜地高，一段时间后比较B、C两块菜地的蔬菜产量。与B菜地相比，C菜地蔬菜产量低，从光合作用和细胞呼吸的原理分析，原因是______________________________________
________________________________________________________________________。
11．(2022·福建，10)栅藻是一种真核微藻，具有生长繁殖快、光合效率高、可产油脂等特点。为提高栅藻的培养效率和油脂含量，科研人员在最适温度下研究了液体悬浮培养和含水量不同的吸附式膜培养(如图1)对栅藻生长和产油量的影响，结果如图2。
回答下列问题：
(1)实验中，悬浮培养和膜培养装置应给予相同的____________________(答出2点即可)。
(2)为测定两种培养模式的栅藻光合速率，有人提出可以向装置中通入C18O2，培养一段时间后检测18O2释放量。你认为该方法________(填“可行”或“不可行”)，理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)由图2的结果可知，膜培养的栅藻虽然叶绿素含量较低，但膜培养仍具一定的优势，体现在________________________。结合图1，从影响光合效率因素的角度分析，膜培养具有这种优势的原因是________________________________。
(4)根据图2的结果，对利用栅藻生产油脂的建议是
________________________________________________________________________。
12．为测定光合速率的变化，某科研小组将某植物放入密闭的透明玻璃小室中，如图甲所示。将该装置放于自然环境中，测定夏季一昼夜小室内植物氧气释放速率的变化，结果如图乙所示。请据图分析并回答下列问题：
(1)图乙曲线中，a～b段上升的原因是_______________________________；e～f段下降是因为__________________________，从而导致光合速率下降；h点时该植物叶肉细胞内产生ATP的场所有________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)图乙曲线中d点时刻，图甲装置中有色液滴的位置位于起始位置(0点)的________(填“左侧”“右侧”或“起始位置”)。有色液滴移到最右侧对应图乙曲线中的________点。小组成员在上午某段时间内，记录有色液滴移动位置时，获得了以下数据：
每隔20分钟记录一次数据
…… 11 13 17 23 ……
则该组实验数据是在图乙曲线的______段获得的。
(3)如果要测定该植物的真正光合作用速率，还需增加一组实验，其设计思路是____________
________________________________________________________________________。
参考答案
1．C
2．B　[当光照强度等于0时，植物只能进行细胞呼吸，分析题图可知，该植物在25 ℃时比15 ℃多吸收氧气10毫升/小时，A正确；当光照强度等于5千勒克斯时，该植物在两种温度下有机物的积累量相等，因为25 ℃时比15 ℃的呼吸速率大，故25 ℃时比15 ℃的有机物制造量大，B错误；当光照强度小于5千勒克斯时，15 ℃有机物的积累量大于25 ℃，所以适当降低温度有利于温室内该植物的增产，C正确；当光照强度大于8千勒克斯时，15 ℃下该植物光合作用的制约因素不是光照强度，主要是二氧化碳浓度等，D正确。]
3．B　[若b点时天气突然转阴，则光反应速率下降，光反应为暗反应提供的ATP和NADPH减少，暗反应中C3的还原速率下降，叶肉细胞叶绿体中C3含量升高，A错误；图中abc中的b点是上午某个时间点，deb中的b点是下午某个时间点，b点是一天中不同时间的相同光照强度，此时苦菊幼苗的光合速率相同，B正确，C错误；若a点时叶片的净光合速率为0，则此时叶片的真正光合速率等于呼吸速率，而幼苗的根、茎等器官只进行细胞呼吸分解有机物，则此状态下苦菊幼苗的干重下降，D错误。]
4．B　[早晨太阳出来后光照强度不断增大，使得露天栽培和大棚栽培的油桃的光合速率迅速上升，即光照强度增大是导致ab段、lm段光合速率(Pn)增加的主要原因，A正确；大棚栽培条件下的油桃在bc段光合速率(Pn)下降，主要原因是光合作用消耗了大量CO2，使大棚内密闭环境中CO2浓度下降，而露天栽培的油桃在mn段光合速率(Pn)下降，是因为环境温度过高导致部分气孔关闭，植株吸收的CO2减少，B错误；15时以后，两种栽培条件下的光合速率(Pn)持续下降，是光照强度逐渐减弱所致，即致使ef段、op段光合速率(Pn)下降的原因是光照逐渐减弱，C正确；适时浇水从而避免植物因缺水导致气孔关闭、增施农家肥从而增加CO2浓度是提高大田作物产量的重要措施，D正确。]
5．A
6．B　[据图1分析，虚线表示呼吸速率随温度的变化情况，当温度达到55 ℃时，两条曲线重合，植物不再进行光合作用，光合速率为0，只进行细胞呼吸，可能原因是与光合作用相关的酶失去活性，A正确，B错误；结合图1数据可知，该植物净光合速率最大时的温度为30 ℃，因此，在进行图2所示实验时，为了减少无关变量带来的干扰，温度应设置在30 ℃左右，C正确；图2中，当光合速率等于呼吸速率时，净光合速率为0，处于室内CO2浓度曲线的拐点，即6 h和18 h，图1中，光合速率等于呼吸速率时的温度条件是40 ℃，D正确。]
7．AD　[夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减慢，光合作用强度明显减弱，A正确；夏季中午气温过高，导致光合酶活性降低，呼吸酶不受影响(呼吸酶最适温度高于光合酶)，光合作用强度减弱，但此时光合作用强度仍然大于细胞呼吸强度，即呼吸释放的CO2量小于光合固定的CO2量，B错误；光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，而非叶绿体内膜上，C错误；夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减慢，导致光反应产物积累，产生反馈抑制，使叶片转化光能的能力下降，光合作用强度明显减弱，D正确。]
8．BCD　[图中8：00～12：00光合作用速率较高，但光合作用光反应阶段合成的ATP迅速水解用于暗反应合成有机物供能，所以ATP含量未提高，B错误；光照条件下，薇甘菊叶肉细胞可进行光合作用和细胞呼吸，产生ATP的场所有叶绿体(类囊体薄膜)、细胞质基质和线粒体(基质和内膜)，C错误；薇甘菊长期在弱光下生长时，为捕获更多的光，叶面积会增大，叶片会变薄，有利于适应弱光环境，D错误。]
9．ABD　[开始时CO2浓度相等，M点时CO2浓度相等，说明此阶段两种植物有机物的积累量相等，M点处两种植物叶片的净光合速率应为该点的斜率，二者不相等，C错误。]
10．(1)光照强度　降低　(2)B菜地光照强度过高，导致蔬菜气孔关闭，二氧化碳吸收受阻，光合作用速率降低　(3)C菜地的温度上升，光合作用有关酶活性下降，细胞呼吸有关酶活性增加，C菜地的净光合作用降低，产量下降，因此C菜地的蔬菜产量低于B菜地
11．(1)光照强度、通气量、接种量　(2)不可行　C18O2中的18O经光合作用可转移到糖类等有机物中，光反应中释放的O2来自H2O，排出的气体中检测不到18O2　(3)生物量产率和油脂产率较高　膜培养时栅藻更充分利用光照和CO2(或膜培养时栅藻对光照和CO2利用率更高)　(4)使用2%琼脂浓度培养基对应含水量的膜培养方式
12．(1)温度下降，酶活性降低，细胞呼吸减弱　温度过高，导致部分气孔关闭，二氧化碳供应减少，暗反应减慢　细胞质基质、叶绿体、线粒体　(2)左侧　h　de　(3)设置与图甲相同的装置，并将该装置遮光放在与图甲装置相同的环境条件下
解析　(1)凌晨外界温度比较低，酶活性降低，植物的细胞呼吸减弱，释放二氧化碳的速率减慢，吸收氧气的速率也减慢，所以在图乙曲线中，ab段表现为上升趋势；中午外界温度较高，蒸腾作用旺盛，为了减少植物体内水分的散失，植物叶片部分气孔关闭，二氧化碳供应减少，暗反应减慢，导致植物此时释放氧气的速率明显降低；由图乙可知，h点时该植物的氧气释放速率为0，即净光合速率为0，此时，该植物同时进行光合作用和细胞呼吸，因此此时叶肉细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。(2)图甲中二氧化碳缓冲液可以保证容器内二氧化碳浓度的恒定，所以气体体积的增加或减少的原因是氧气的释放或氧气的消耗，从而导致液滴的移动。d点时刻之前植物细胞呼吸强度大于光合作用强度，由于a～d点的细胞呼吸导致容器内的氧气浓度降低，从而导致液滴左移；甲装置刻度管中的有色液滴右移到最大值的时刻是光合积累量最大的时刻，对应图乙的h点；根据表格中的数据可以看出，氧气释放速率一直增加，说明该时间段光合作用强度大于细胞呼吸强度，而且增加的速率加快，所以只能是图乙曲线中的de段。(3)本实验所测数据为植物的净光合速率，如果计算植物的真正光合速率则需要测定植物的呼吸速率，即真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，故可得实验思路为设置一组实验遮光处理，没有光照，植物不能进行光合作用，其他条件与甲装置相同，此时测定的是植物的呼吸速率，最后将测得的呼吸速率和净光合速率相加即可得到真正光合速率。