第5章 细胞的能量供应和利用 光合作用与细胞呼吸综合加强练--人教版(2019)生物必修1(含解析）

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2025人教版生物必修1
光合作用与细胞呼吸综合加强练
1.某植物在新环境中的光合速率等生理指标日变化趋势如图所示。下列叙述错误的是(　　)
注:气孔导度越大,气孔开启程度越大。
A.光反应中光合色素吸收光能后可将水分解为氧和H+
B.8:00—10:00期间光合速率和蒸腾速率增大,可能与气孔导度增大有关
C.14:00—16:00期间光合速率明显减弱,可能与CO2吸收减少有关
D.图中光合速率的相对量等于植物吸收CO2的相对量
2.(2024山东潍坊高一期末)商陆是多年生植物,具有重要的生态价值。图1表示光照强度对甲、乙两种商陆净光合速率的影响,图2表示探究商陆施氮水平的实验结果。
图1
图2
(1)商陆进行光反应的场所是　　　　　,NADPH在暗反应中的作用是　　　　　　　。
(2)如果用含有14C的CO2来追踪光合作用中碳原子的转移,其途径是　　　　　　　　　;若突然停止商陆的CO2供应,短时间内C3含量会　　　　　(填“升高”“降低”或“不变”)。
(3)图1中M点甲的光合速率　　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)乙,判断依据是　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)为探索促进商陆生长的适宜施氮水平,研究人员在昆明市进行实验,研究了不施加氮肥(N0)及施用纯氮75 kg/hm2(N1)、150 kg/hm2(N2)、225 kg/hm2(N3)、300 kg/hm2(N4)后甲品系植株净光合速率的变化情况,如图2所示。
①在花后35 d内,施氮各组净光合速率的总体变化趋势是　　　　　　　　　　　　　,图中各组最适宜的施氮水平是　　　　　　　　　　。
②若依据本研究对花农进行甲品系商陆施氮指导,你认为是否合理,并阐明理由。
3.图甲表示在一定条件下测得的该植物光照强度与光合速率的关系;图乙表示某绿色植物的细胞代谢情况;图丙是某兴趣小组将植物栽培在密闭玻璃温室中,用红外线测量仪测得的室内CO2浓度与时间关系的曲线。请分析回答下列问题。
甲
乙
丙
(1)图甲中的A点表示　。
(2)若图甲曲线表示该植物在25 ℃时光照强度与光合速率的关系,并且已知该植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃,那么在其他条件不变的情况下,将温度提高到30 ℃,理论上分析C点将　　　　　(填“左移”“右移”或“不变”)。
(3)当光照强度在图甲中为6 klx时,该植物固定的CO2的量是　　　　　mg·10-2cm-2·h-1。
(4)图丙E~J点中,氧气浓度最大的是　　　　　点。24时与0时相比,植物体内有机物总量的变化情况是　　　　　　(填“增多”“不变”或“减少”)。
(5)图乙所示的某植物细胞的代谢状况,该细胞光合速率　　　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)呼吸速率。图甲的C点、图丙的F点和H点的光合作用细胞的代谢状况和图乙相同的是　　　　　(填“C点”“F点”“H点”或“无”)。
4.测量植物光合速率的方法多种多样,但是学生通过实验测量时会因多种因素影响而导致产生误差,所以需要科学分析,合理设置,以减小误差。根据所学知识,分析下列光合速率测量方法中可能出现的误差,回答下列问题。
图1
图2
图3
(1)图1表示使用半叶称重法时的叶片,A侧为遮光条件下的一半叶片,B侧为光照条件下的一半叶片,经处理后将叶片置于其他条件适宜的环境中6 h,在A、B的对应部位截取同等面积的叶片,烘干称重,分别记为a g、b g,叶片的总光合速率可表示为　　　　　　g·h-1,试分析,选用同一片叶片一半遮光一半光照而不选两片叶片的具体原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)图2为叶圆片上浮法检测光合作用强度的装置示意图,该方法利用真空渗入法排出叶肉细胞间隙中的空气,充以水分,使叶圆片沉于水中。在光合作用过程中,植物吸收CO2放出O2,O2由于在水中溶解度很小,因此在细胞间积累,使叶圆片上浮,这种方法的因变量的检测指标可用　　　　　　　　　　　　　　　　(答出1点)来表示。实验用若干叶圆片而不是一个叶圆片的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)图3为刻度管液滴移动法测量光合速率的装置示意图,为排除花盆中微生物的生命活动对实验结果的影响,需要设置另一组实验,该组实验的设计思路为 　　　　　　　　　　。
光合作用与细胞呼吸综合加强练
1.D　光反应中位于类囊体薄膜上的光合色素吸收光能后可将水分解为氧和H+,A项正确;8:00—10:00期间气孔导度逐渐增大,有利于吸收更多的CO2和散失更多的水分,可使光合速率和蒸腾速率增大,B项正确;据图可知,14:00—16:00期间光合速率明显减弱,可能与CO2吸收减少有关,C项正确;植物吸收CO2的相对量等于净光合速率的相对量,而光合速率=净光合速率+呼吸速率,D项错误。
2.答案 (1)类囊体的薄膜　还原C3并为之提供能量
(2)14CO2→14C3→(14CH2O)、14C5　降低
(3)大于　甲的呼吸速率大于乙的呼吸速率,M点甲、乙的净光合速率相等,说明M点甲的(总)光合速率大于乙
(4)①先增加后减少　225~300 kg/hm2　②不合理,因为各实验组施用的氮浓度梯度过大,通过实验获得的数据只能确定有效浓度的大致范围。
解析 (1)光反应是在叶绿体的类囊体的薄膜上进行的。在光合作用的暗反应阶段,NADPH作为还原剂,用于还原C3并为之提供能量。
(2)14C标记的CO2是光合作用暗反应的原料。在光合作用的暗反应阶段,14CO2和C5结合形成14C3,14C3接受ATP和NADPH释放的能量,并且被NADPH还原为C5和(CH2O)。可见,如果用含有14C的CO2来追踪光合作用中碳原子的转移,其途径是14CO2→14C3→(14CH2O)、14C5。若突然停止CO2供应,则CO2和C5结合形成C3的CO2固定过程受阻,原有的C3继续被还原为C5和糖类,所以短时间内C3含量会降低。
(3)净光合速率=(总)光合速率-呼吸速率。由图1可知:甲的呼吸速率大于乙的呼吸速率,M点时甲、乙的净光合速率相等,据此可推知,M点甲的(总)光合速率大于乙。
(4)①图2显示:在花后35 d内,施氮各组净光合速率的总体变化趋势是先增加后减少。在花后天数相同时,N3组和N4组的净光合速率的差异不明显,且均大于其他各组,说明图中各组最适宜的施氮水平是225~300 kg/hm2。②由于各实验组施用的氮浓度梯度过大,通过实验获得的数据只能确定有效浓度的大致范围,因此依据本研究对花农进行甲品系商陆施氮指导,是不合理的。若要对花农进行甲品系商陆施氮指导,还需在此基础上进一步实验,以确定最适宜的施氮浓度。
3.答案 (1)细胞呼吸释放CO2的速率　(2)右移　(3)18　(4)H　减少　(5)等于　无
解析 (1)图甲中的A点光照强度为零,不能进行光合作用,故表示细胞呼吸释放CO2的速率。(2)该植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃,C点时光合速率等于呼吸速率,当温度由25 ℃提高到30 ℃时,细胞呼吸增强,光合作用减弱,要想使光合速率等于呼吸速率,只有增大光照强度,因而C点右移。(3)植物叶绿体固定的CO2的量代表植物的总光合速率,总光合速率=净光合速率+呼吸速率,因此当光照强度在图甲中为6 klx时,该植物叶绿体固定的CO2的量是12+6=18(mg·10-2cm-2·h-1)。(4)图丙中,H点时,光合速率与呼吸速率相等,氧气浓度达到最大,之后光合速率小于呼吸速率,氧气浓度开始减小。24时与0时相比,24时密闭玻璃温室中的CO2浓度增加,说明经过24 h,全天的光合强度小于呼吸强度,有CO2释放,因此植物体内有机物总量将减少。(5)图乙所示叶绿体所需CO2全由线粒体提供,线粒体所需O2全由叶绿体提供,说明此时细胞的光合速率等于呼吸速率,但整个植株的光合速率此时小于呼吸速率。
4.答案 (1)(b-a)/6　A、B两侧生理状况基本相同,使用同一片叶片能使无关变量相同且适宜　(2)叶圆片完全上浮所需的时间(或单位时间内叶圆片上浮的数量)　避免因偶然因素影响实验结果(或减小误差)　(3)将花盆内的微生物去除(或用等量的同种死亡植物代替),置于相同条件下观察液滴的移动情况
解析 (1)叶片A侧遮光,在黑暗条件下无法进行光合作用,叶片只进行细胞呼吸。叶片B侧不做处理,在光照条件下叶片既进行光合作用,也可进行细胞呼吸。a g表示叶片A侧被截取部分在6 h内细胞呼吸后剩余的有机物总量。b g表示叶片B侧被截取部分在6 h内同时进行细胞呼吸和光合作用后有机物的总量。设原来的质量为X g,则细胞呼吸消耗的有机物=(X-a)g,b g=X g+光合作用合成的有机物-细胞呼吸消耗的有机物,即6 h内光合作用合成的有机物=b+细胞呼吸消耗的有机物-X=b+(X-a)-X=b-a(g),可进一步计算出每小时总光合速率=(b-a)/6 g·h-1。同一株植物的不同叶片,生理状况可能有所差别,为了排除无关变量的干扰,需要选用同一片叶片一半遮光一半光照而不选两片叶片。(2)此实验目的是检测光合作用强度,在光合作用中,植物吸收CO2放出O2,由于O2在水中溶解度很小,因此在细胞间积累,使叶圆片上浮,故可根据叶圆片的上浮所需时间或单位时间内叶圆片上浮的数量,比较光合作用的强弱。叶圆片上浮法需要采用多个叶圆片以避免因偶然因素引起的误差。(3)刻度管液滴移动法装置中花盆内微生物的细胞呼吸也会影响液滴移动,从而影响实验结果。需要将花盆内的微生物去除或用等量的同种死亡植物代替来进行实验。
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