微专题二 光合作用与细胞呼吸的关系、曲线模型及相关实验设计
题型一 归纳概括光合作用与细胞呼吸物质和能量转化的关系
1.物质联系
2.能量联系
【典例1】 （2024·广西柳铁一中高一月考）如图是绿色植物叶肉细胞的生理活动示意图，其中分析错误的是（ ）
A.a表示的是二氧化碳，b表示的是有机物
B.①表示的是叶绿体
C.1过程只在白天进行，2过程只在晚上进行
D.2过程的实质是有机物的氧化分解，释放能量
【典例2】 如图表示光合作用和有氧呼吸过程中C、H、O三种元素的转移途径以及能量转换过程。图中序号表示相关的生理过程。下列叙述错误的是（ ）
A.在元素转移途径中，④与⑧、⑦与⑨表示的生理过程相同
B.在元素转移途径中，能在小麦根尖成熟区细胞中发生的生理过程有②③⑥⑦⑨
C.在有氧呼吸过程中，产生能量最多的过程是⑦或⑨
D.⑩ 产生的ATP中的化学能都可以转变为光能和机械能
题型二 微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系
1.表示方法
项目 表示方法（单位：g·cm－2·h－1）
呼吸 速率 黑暗条件下细胞（植物体）释放的CO2量（葡萄糖消耗量）（m1） 黑暗条件下细胞（植物体）吸收的O2量（n1）
净光合 速率 细胞（植物体）吸收的CO2量（m2）；植物（叶片）积累的葡萄糖量 细胞（植物体）释放的O2量（n2）
真正（总） 光合速率 叶绿体固定的CO2量m3或（m1＋m2）；植物产生的葡萄糖量 叶绿体产生的O2量n3或（n1＋n2）
注：以光合速率大于呼吸速率为例。
2.关系曲线解读
（1）绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用，测得的数值为呼吸速率（图中A点）。
（2）绿色组织在有光条件下，光合作用与呼吸作用同时进行，测得的数值为净（表观）光合速率。
（3）总（真）光合速率＝净（表观）光合速率＋呼吸速率。
（4）分析图
①A点：只进行呼吸作用，不进行光合作用，净光合速率小于0。
②AB段：总（真）光合速率小于呼吸速率，净光合速率小于0。
③B点：总（真）光合速率等于呼吸速率，净光合速率等于0。
④B点以后：总（真）光合速率大于呼吸速率，净光合速率大于0。
3.与植物生长的关系
（1）当净（表观）光合速率＞0时，植物因积累有机物而生长。
（2）当净（表观）光合速率＝0时，植物不能生长。
（3）当净（表观）光合速率＜0时，植物不能生长，若长时间处于此种状态，植物将死亡。
【典例3】 （2024·重庆巴蜀中学高一期中）番茄的果实营养丰富，具特殊风味，可以生食、煮食、加工番茄酱、汁或整果罐藏，市场需求好。为提高番茄的产量，科研人员研究了大棚内不同条件对番茄植株光合速率的影响，实验结果如图所示，下列有关叙述正确的是（ ）
A.番茄植株C点时叶肉细胞制造有机物是消耗有机物的3倍
B.番茄植株在C、D两点对应条件下相同时间固定的CO2量相等
C.B点条件下番茄叶肉细胞内光合作用速率等于呼吸作用速率
D.据图分析，C～E之间影响光合速率的主要因素是光照强度
【典例4】 以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是（ ）
A.光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃时相等
B.光照相同时间，在20 ℃条件下植物积累的有机物的量最多
C.温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
D.两曲线的交点表示绿色植物制造的有机物的量与呼吸作用消耗的有机物的量相等
题型三 测定光合速率和呼吸速率的方法
1.“装置图法”测定光合速率与呼吸速率
（1）装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在测净光合速率时，NaHCO3溶液可提供CO2，保证了容器内CO2浓度的恒定。
（2）测定方法
①将植物（甲装置）置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。
②将同一植物（乙装置）置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。
③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正（总）光合速率。
（3）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.半叶法
如图所示，将植物对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）则留在光下进行光合作用（即不作处理），并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超过部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。
3.黑白瓶法
“黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题，其中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下：
规律1：有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量（或二氧化碳的增加量）为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量（或二氧化碳的减少量）为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。
规律2：没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之差即总光合作用量。
【典例5】 如图为某研究小组测定光照强度对植物叶片光合作用影响的实验装置。将该装置先放在黑暗条件下一段时间，然后给予不同强度的光照。关于该实验的叙述，正确的是（ ）
A.温度、CO2浓度和有色液滴的移动距离都是无关变量
B.CO2缓冲液的作用是维持容器中CO2浓度的稳定
C.如果有色液滴向右移动，说明该植物不进行光合作用
D.如果有色液滴向左移动，说明该植物不进行光合作用
【典例6】 某研究小组为测定不同光照条件下黑藻的光合速率，将等量且生理状态相同的黑藻植株，分装于6对黑白瓶（白瓶透光，黑瓶不透光）中，并向瓶中加入等量且溶氧量相同的干净湖水，分别置于六种不同的光照条件下，24 h后6对黑白瓶中溶氧量变化情况（不考虑其他生物）如下表。以下说法错误的是（ ）
光照强度/klx 0（黑暗） a b c d e
白瓶溶氧量/（mg/L） －7 ＋0 ＋6 ＋8 ＋10 ＋10
黑瓶溶氧量/（mg/L） －7 －7 －7 －7 －7 －7
A.可以根据黑瓶中溶氧量的变化来计算实验条件下黑藻的呼吸速率
B.该实验条件下光照强度为a时白瓶中的黑藻不能生长
C.白瓶中，当光照强度为d时，若其他条件不变，显著降低CO2浓度，短时间内叶肉细胞中C5含量减少
D.可以根据白瓶中溶氧量的变化计算不同光照强度下黑藻的净光合速率
1.（2024·山东潍坊高一月考）下图表示西瓜幼苗叶肉细胞中光合作用和有氧呼吸的部分过程，其中甲和乙代表代谢产物，①和②代表生理过程，下列说法错误的是（ ）
A.①过程为有氧呼吸的第一、二阶段
B.②过程是西瓜幼苗产生甲的唯一途径
C.停止光照，短时间内乙含量升高
D.甲产生后可在同一细胞中被利用或释放到细胞外
2.图甲表示植物在不同光照强度下单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化，图乙表示植物光合速率与光照强度的关系曲线。假设不同光照强度下细胞呼吸强度相等，下列说法正确的是（ ）
A.若图甲代表水稻，图乙代表蓝细菌，则图甲的c光照强度下与图乙的C时细胞中产生ATP的场所都有细胞质基质、线粒体和叶绿体
B.若图甲与图乙为同一植物，则相同温度下，图甲的c光照强度下相当于图乙的B点
C.图甲植物的d光照强度下单位时间内细胞从周围环境吸收8个单位的CO2
D.图乙的A、B、C点光合作用限制因素只有光照强度
3.（2024·吉林梅河口市第五中学高一期中）将密闭玻璃罩中的一株天竺葵从0时开始到上午10时置于室外，测得其CO2浓度变化情况如图所示，下列分析不正确的是（ ）
A.D时刻叶肉细胞的呼吸作用强度等于其光合作用强度
B.EF时段植株释放氧气的速率大于DE时段
C.若实验继续进行，短时间内CO2浓度将下降
D.仅根据图像无法判断C时刻植株的呼吸作用强度
4.“半叶法”测定光合速率时，将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不作处理，设法阻止两部分联系。光照6小时，在A、B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番茄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，A部分叶片可在给B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
5.菏泽牡丹历史悠久，具有较高的科研价值。科研人员利用密闭玻璃容器探究光照强度对牡丹光合作用速率的影响，甲、乙两图是在温度、CO2浓度均适宜的条件下测得的相关曲线。请回答下列问题：
（1）图甲中B点时叶肉细胞中产生ATP的细胞器是 ，在叶绿体中为C3的还原提供能量的物质是 ，分离叶绿体中色素所用试剂是 。
（2）据图乙曲线分析，给植株光照时间共有 h，其中有光照且光照强度一定保持不变的时间段有 （用字母回答）。
（3）若在图甲实验的环境条件下，每天光照12 h，则光照强度至少要大于 klx 时，植株才能够正常生长。
（4）你认为图丙装置 （填“能”或“不能”）准确测出图甲中A点的数值，并说明理由 。
微专题二 光合作用与细胞呼吸的关系、曲线模型及相关实验设计
【典例1】 C 光合作用的原料是二氧化碳和水，产物是有机物和氧气，可见a表示的是二氧化碳，b表示的是有机物，A正确；绿色植物进行光合作用的场所是叶绿体，①表示的是叶绿体，B正确；2过程是细胞呼吸，在白天和晚上都可以进行，C错误；2过程是细胞呼吸，其实质是有机物的氧化分解，释放能量，D正确。
【典例2】 D ⑩产生的ATP只能用于暗反应，转化为有机物中的化学能，D错误。
【典例3】 D C点时整株番茄总光合速率为22.4＋11.2＝33.6 mL，而呼吸速率为11.2 mL，但叶肉细胞制造有机物大于消耗有机物的3倍，A错误；番茄植株在C、D两点对应条件下净光合速率相同，但两个温度下呼吸速率不同，故相同时间制造有机物的量不相等，B错误；B点条件下番茄植株的净光合速率等于0，因植株内有些细胞（如根细胞）不能进行光合作用但要进行呼吸作用，故叶肉细胞内光合作用速率大于呼吸作用速率，C错误；C～E之间随光照强度增加，光合速率增大，则C～E之间影响光合速率的主要因素是光照强度，D正确。
【典例4】 A 据图分析可知，虚线表示光合作用净积累有机物量，实线表示呼吸作用消耗有机物的量，因此总光合作用速率＝制造的有机物量＝虚线量＋实线量。故在光照相同时间的条件下，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃时相等，A正确；光照相同时间，植物积累的有机物的量为净光合作用量，最多应为25 ℃，B错误；在30 ℃和35 ℃时该植物光合作用制造的有机物的量相等，故不可能在温度高于25 ℃时光合作用制造的有机物的量开始减少，C错误；两曲线的交点表示净光合作用积累或增加的有机物的量与呼吸作用消耗的有机物的量相同，D错误。
【典例5】 B 依题意可知，该实验的目的是探究光照强度对植物叶片光合作用的影响，自变量是光照强度，因变量是光合作用强度，有色液滴的移动距离作为观测的指标，温度、CO2浓度等都是无关变量，A错误；CO2缓冲液的作用是维持容器中CO2浓度的稳定，B正确；有色液滴移动的距离是由装置内O2的变化量引起的，如果有色液滴向右移动，说明光合作用释放的氧气量大于呼吸作用吸收的氧气量，C错误；如果有色液滴向左移动，说明光合作用释放的氧气量小于呼吸作用吸收的氧气量，D错误。
【典例6】 C 由表分析可知，黑瓶中不能进行光合作用，只能进行细胞呼吸，其中溶解氧的减少代表水体中生物的呼吸速率（不考虑其他生物），因此可以根据黑瓶中溶氧量的变化来计算实验条件下黑藻的呼吸速率，A正确；表中光照强度为a时，白瓶中溶解氧变化量为0，说明此时黑藻的净光合速率为0，因此，该光照条件下的黑藻不能生长，B正确；白瓶中，当光照强度为d时，若其他条件不变，显著降低CO2浓度，则会导致C5的消耗量减少，而C3的还原过程基本不变，因此，短时间内叶肉细胞中C5含量增加，C错误；综合分析可知，白瓶中溶氧量的变化代表黑藻的净光合速率，因此可根据白瓶中溶氧量的变化计算不同光照强度下黑藻的净光合速率，D正确。
针对练习
1.B ①过程为糖（有机物）氧化分解生成CO2和NADH的过程，包括有氧呼吸的第一、二阶段，A正确；②过程为水的光解，甲为O2，西瓜幼苗产生O2的过程不止这一条途径，如：过氧化氢酶催化过氧化氢分解的过程也会产生O2，B错误；乙是C3，停止光照，光反应产生的ATP和NADPH的量减少，C3的还原速率减慢，而C3的生成速率不变，故短时间内乙含量升高，C正确；甲为O2，光反应产生的O2可以进入同一细胞的线粒体中被利用，也可以释放到细胞外，D正确。
2.B 蓝细菌为原核生物，细胞中无线粒体和叶绿体，A错误；图甲中c光照强度下O2产生总量与无光照时CO2释放量相等，说明此时呼吸速率等于光合速率，图乙中的B点为光补偿点，光合速率等于呼吸速率，B正确；图甲d光照强度下O2的产生总量为8个单位，即光合作用需消耗8个单位的CO2，因为呼吸作用产生的CO2的量仍为6个单位，故细胞要从周围环境吸收2个单位的CO2，C错误；图乙中A、B点光合作用的限制因素主要是光照强度，C点时光合作用的限制因素有CO2浓度、温度等，D错误。
3.A D时刻整个植株的呼吸作用强度等于叶肉细胞的光合作用强度，因此该时刻叶肉细胞的光合作用强度大于其本身的呼吸作用强度，A错误；EF时段二氧化碳减少的幅度高于DE时段，因此释放氧气的速率大于DE时段，B正确；若实验继续进行，依然能够进行光合作用，且光合作用大于呼吸作用，因此短时间内CO2浓度将下降，C正确；C点时，CO2浓度增加，说明该植株此时光合作用速率小于呼吸作用速率，但仅根据图像无法判断C时刻呼吸作用强度的大小，D正确。
4.A m0－a表示呼吸作用消耗有机物的重量，b－m0表示净光合作用积累有机物的量，总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，说明此时光合速率是呼吸速率的2倍，A错误；本实验通过光合产物有机物的变化来计算光合速率，所以要保证其他物质的正常运输，B正确；若忽略水和无机盐的影响，将A部分叶片剪下后暗处理与题干中遮光处理情况相同，A部分叶片均只能进行呼吸作用消耗有机物，C正确；在对比实验中，应保证其他条件相同且适宜，否则会导致实验结果不准确，D正确。
5.（1）叶绿体和线粒体 ATP和NADPH 层析液 （2）14 AB段和CD段 （3）4 （4）不能 缺乏对照组，无法排除物理因素对气压的干扰
解析：（1）图甲的B点是净光合速率为0的点，此时的叶肉细胞在进行光合作用和呼吸作用，所以B点时叶肉细胞中产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体；在光合作用的暗反应中为C3的还原提供能量的物质是ATP和NADPH；分离叶绿体中色素所用试剂是层析液。（2）对比甲、乙两图可知，图乙中A点时开始进行光合作用，G点时光合作用消失，所以图乙曲线的实验中，给植株光照时间共有14 h；图乙中的AB段和CD段，O2的产生速率分别为－1 mmol/h和1 mmol/h，结合图甲可确定它们所对应的光照强度非常弱，分别为1 klx和3 klx，所以有光照且光照强度一定保持不变的时间段有AB段和CD段。（3）分析图甲可知，纵坐标表示净光合速率，呼吸速率为2 mmol/h，则一昼夜呼吸作用消耗O2量为2×24＝48 mmol。若每天光照12 h，则平均每小时O2的实际产生量即实际光合速率应大于48÷12＝4 mmol/h时，植株才能够正常生长。依据净光合速率＝实际光合速率－呼吸速率，可解得净光合速率＝2 mmol/h，所对应的光照强度为4 klx。（4）丙装置缺乏相应的对照组，无法排除物理因素对气压的干扰，因此不能准确测出A点数值。
2 / 6(共45张PPT)
微专题二 光合作用与细胞呼吸的关系、曲线模型及相关实验设计
题型一 归纳概括光合作用与细胞呼吸物质和能量转化的关系
1. 物质联系
2. 能量联系
【典例1】 （2024·广西柳铁一中高一月考）如图是绿色植物叶肉细
胞的生理活动示意图，其中分析错误的是（ ）
A. a表示的是二氧化碳，b表示的是有机物
B. ①表示的是叶绿体
C. 1过程只在白天进行，2过程只在晚上进行
D. 2过程的实质是有机物的氧化分解，释放能量
解析： 光合作用的原料是二氧化碳和水，产物是有机物和氧气，
可见a表示的是二氧化碳，b表示的是有机物，A正确；绿色植物进行
光合作用的场所是叶绿体，①表示的是叶绿体，B正确；2过程是细胞
呼吸，在白天和晚上都可以进行，C错误；2过程是细胞呼吸，其实质
是有机物的氧化分解，释放能量，D正确。
【典例2】 如图表示光合作用和有氧呼吸过程中C、H、O三种元素
的转移途径以及能量转换过程。图中序号表示相关的生理过程。下列
叙述错误的是（ ）
A. 在元素转移途径中，④与⑧、⑦与⑨表示的生理过程相同
B. 在元素转移途径中，能在小麦根尖成熟区细胞中发生的生理过程
有②③⑥⑦⑨
C. 在有氧呼吸过程中，产生能量最多的过程是⑦或⑨
D. ⑩ 产生的ATP中的化学能都可以转变为光能和机械能
解析： ⑩产生的ATP只能用于暗反应，转化为有机物中的化学
能，D错误。
题型二 微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系
1. 表示方法
项目 表示方法（单位：g·cm－2·h－1） 呼吸速率 黑暗条件下细胞（植物体）释放的CO2量（葡萄糖消耗量）（m1） 黑暗条件下细胞
（植物体）吸收的
O2量（n1）
净光合速
率 细胞（植物体）吸收的CO2量（m2）；植物（叶片）积累的葡萄糖量 细胞（植物体）释
放的O2量（n2）
真正（总
）光合速率 叶绿体固定的CO2量m3或（m1＋m2）；植物产生的葡萄糖量 叶绿体产生的O2量n3
或（n1＋n2）
注：以光合速率大于呼吸速率为例。
2. 关系曲线解读
（1）绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用，测得
的数值为呼吸速率（图中A点）。
（2）绿色组织在有光条件下，光合作用与呼吸作用同时进行，测
得的数值为净（表观）光合速率。
（3）总（真）光合速率＝净（表观）光合速率＋呼吸速率。
（4）分析图
①A点：只进行呼吸作用，不进行光合作用，净光合速率小于0。
②AB段：总（真）光合速率小于呼吸速率，净光合速率 小于0。
③B点：总（真）光合速率等于呼吸速率，净光合速率等于0。
④B点以后：总（真）光合速率大于呼吸速率，净光合速率 大于0。
3. 与植物生长的关系
（1）当净（表观）光合速率＞0时，植物因积累有机物而生长。
（2）当净（表观）光合速率＝0时，植物不能生长。
（3）当净（表观）光合速率＜0时，植物不能生长，若长时间处于
此种状态，植物将死亡。
【典例3】 （2024·重庆巴蜀中学高一期中）番茄的果实营养丰富，具特殊风味，可以生食、煮食、加工番茄酱、汁或整果罐藏，市场需求好。为提高番茄的产量，科研人员研究了大棚内不同条件对番茄植株光合速率的影响，实验结果如图所示，下列有关叙述正确的是（ ）
A. 番茄植株C点时叶肉细胞制造有机物是消耗有机物的3倍
B. 番茄植株在C、D两点对应条件下相同时间固定的CO2量相等
C. B点条件下番茄叶肉细胞内光合作用速率等于呼吸作用速率
D. 据图分析，C～E之间影响光合速率的主要因素是光照强度
解析： C点时整株番茄总光合速率为22.4＋11.2＝33.6 mL，而呼
吸速率为11.2 mL，但叶肉细胞制造有机物大于消耗有机物的3倍，A
错误；番茄植株在C、D两点对应条件下净光合速率相同，但两个温
度下呼吸速率不同，故相同时间制造有机物的量不相等，B错误；B
点条件下番茄植株的净光合速率等于0，因植株内有些细胞（如根细
胞）不能进行光合作用但要进行呼吸作用，故叶肉细胞内光合作用速
率大于呼吸作用速率，C错误；C～E之间随光照强度增加，光合速率
增大，则C～E之间影响光合速率的主要因素是光照强度，D正确。
【典例4】 以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色
植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是
（ ）
A. 光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃时相等
B. 光照相同时间，在20 ℃条件下植物积累的有机物的量最多
C. 温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
D. 两曲线的交点表示绿色植物制造的有机物的量与呼吸作用消耗的
有机物的量相等
解析： 据图分析可知，虚线表示光合作用净积累有机物量，实线
表示呼吸作用消耗有机物的量，因此总光合作用速率＝制造的有机物
量＝虚线量＋实线量。故在光照相同时间的条件下，35 ℃时光合作用
制造的有机物的量与30 ℃时相等，A正确；光照相同时间，植物积累
的有机物的量为净光合作用量，最多应为25 ℃，B错误；在30 ℃和35
℃时该植物光合作用制造的有机物的量相等，故不可能在温度高于25
℃时光合作用制造的有机物的量开始减少，C错误；两曲线的交点表
示净光合作用积累或增加的有机物的量与呼吸作用消耗的有机物的量
相同，D错误。
题型三 测定光合速率和呼吸速率的方法
1. “装置图法”测定光合速率与呼吸速率
（1）装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时，NaOH溶液可吸
收容器中的CO2；在测净光合速率时，NaHCO3溶液可提供
CO2，保证了容器内CO2浓度的恒定。
（2）测定方法
①将植物（甲装置）置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移
动的距离，计算呼吸速率。
②将同一植物（乙装置）置于光下一定时间，记录红色液滴
移动的距离，计算净光合速率。
③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正（总）光合
速率。
（3）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. 半叶法
如图所示，将植物对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）
则留在光下进行光合作用（即不作处理），并采用适当的方法阻止
两部分的物质和能量转移。一定时间后，在这两部分叶片的对应部
位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二
者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶
片重量，超过部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合
速率。
3. 黑白瓶法
“黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总
光合作用强度的试题，其中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸
量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值
与没有初始值两种情况，规律如下：
规律1：有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量（或二氧化碳的
增加量）为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量（或二氧化碳的减少
量）为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。
规律2：没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得
的现有量之差即总光合作用量。
【典例5】 如图为某研究小组测定光照强度对植物叶片光合作用影响的实验装置。将该装置先放在黑暗条件下一段时间，然后给予不同强度的光照。关于该实验的叙述，正确的是（ ）
A. 温度、CO2浓度和有色液滴的移动距离都是无关变量
B. CO2缓冲液的作用是维持容器中CO2浓度的稳定
C. 如果有色液滴向右移动，说明该植物不进行光合作用
D. 如果有色液滴向左移动，说明该植物不进行光合作用
解析： 依题意可知，该实验的目的是探究光照强度对植物叶片光
合作用的影响，自变量是光照强度，因变量是光合作用强度，有色液
滴的移动距离作为观测的指标，温度、CO2浓度等都是无关变量，A
错误；CO2缓冲液的作用是维持容器中CO2浓度的稳定，B正确；有色
液滴移动的距离是由装置内O2的变化量引起的，如果有色液滴向右移
动，说明光合作用释放的氧气量大于呼吸作用吸收的氧气量，C错
误；如果有色液滴向左移动，说明光合作用释放的氧气量小于呼吸作
用吸收的氧气量，D错误。
【典例6】 某研究小组为测定不同光照条件下黑藻的光合速率，将
等量且生理状态相同的黑藻植株，分装于6对黑白瓶（白瓶透光，黑
瓶不透光）中，并向瓶中加入等量且溶氧量相同的干净湖水，分别置
于六种不同的光照条件下，24 h后6对黑白瓶中溶氧量变化情况（不考
虑其他生物）如下表。以下说法错误的是（ ）
光照强度/klx 0（黑暗） a b c d e
白瓶溶氧量/
（mg/L） －7 ＋0 ＋6 ＋8 ＋10 ＋10
黑瓶溶氧量/
（mg/L） －7 －7 －7 －7 －7 －7
A. 可以根据黑瓶中溶氧量的变化来计算实验条件下黑藻的呼吸速率
B. 该实验条件下光照强度为a时白瓶中的黑藻不能生长
C. 白瓶中，当光照强度为d时，若其他条件不变，显著降低CO2浓
度，短时间内叶肉细胞中C5含量减少
D. 可以根据白瓶中溶氧量的变化计算不同光照强度下黑藻的净光合
速率
解析： 由表分析可知，黑瓶中不能进行光合作用，只能进行细胞
呼吸，其中溶解氧的减少代表水体中生物的呼吸速率（不考虑其他生
物），因此可以根据黑瓶中溶氧量的变化来计算实验条件下黑藻的呼
吸速率，A正确；表中光照强度为a时，白瓶中溶解氧变化量为0，说
明此时黑藻的净光合速率为0，因此，该光照条件下的黑藻不能生
长，B正确；白瓶中，当光照强度为d时，若其他条件不变，显著降低
CO2浓度，则会导致C5的消耗量减少，而C3的还原过程基本不变，因
此，短时间内叶肉细胞中C5含量增加，C错误；综合分析可知，白瓶
中溶氧量的变化代表黑藻的净光合速率，因此可根据白瓶中溶氧量的
变化计算不同光照强度下黑藻的净光合速率，D正确。
1. （2024·山东潍坊高一月考）下图表示西瓜幼苗叶肉细胞中光合作用和有氧呼吸的部分过程，其中甲和乙代表代谢产物，①和②代表生理过程，下列说法错误的是（ ）
A. ①过程为有氧呼吸的第一、二阶段
B. ②过程是西瓜幼苗产生甲的唯一途径
C. 停止光照，短时间内乙含量升高
D. 甲产生后可在同一细胞中被利用或释放到细胞外
解析： ①过程为糖（有机物）氧化分解生成CO2和NADH的过
程，包括有氧呼吸的第一、二阶段，A正确；②过程为水的光解，
甲为O2，西瓜幼苗产生O2的过程不止这一条途径，如：过氧化氢
酶催化过氧化氢分解的过程也会产生O2，B错误；乙是C3，停止光
照，光反应产生的ATP和NADPH的量减少，C3的还原速率减慢，
而C3的生成速率不变，故短时间内乙含量升高，C正确；甲为O2，
光反应产生的O2可以进入同一细胞的线粒体中被利用，也可以释
放到细胞外，D正确。
2. 图甲表示植物在不同光照强度下单位时间内CO2释放量和O2产生总
量的变化，图乙表示植物光合速率与光照强度的关系曲线。假设不
同光照强度下细胞呼吸强度相等，下列说法正确的是（ ）
A. 若图甲代表水稻，图乙代表蓝细菌，则图甲的c光照强度下与图乙
的C时细胞中产生ATP的场所都有细胞质基质、线粒体和叶绿体
B. 若图甲与图乙为同一植物，则相同温度下，图甲的c光照强度下相
当于图乙的B点
C. 图甲植物的d光照强度下单位时间内细胞从周围环境吸收8个单位
的CO2
D. 图乙的A、B、C点光合作用限制因素只有光照强度
解析： 蓝细菌为原核生物，细胞中无线粒体和叶绿体，A错
误；图甲中c光照强度下O2产生总量与无光照时CO2释放量相等，
说明此时呼吸速率等于光合速率，图乙中的B点为光补偿点，光合
速率等于呼吸速率，B正确；图甲d光照强度下O2的产生总量为8个
单位，即光合作用需消耗8个单位的CO2，因为呼吸作用产生的CO2
的量仍为6个单位，故细胞要从周围环境吸收2个单位的CO2，C错
误；图乙中A、B点光合作用的限制因素主要是光照强度，C点时
光合作用的限制因素有CO2浓度、温度等，D错误。
3. （2024·吉林梅河口市第五中学高一期中）将密闭玻璃罩中的一株天竺葵从0时开始到上午10时置于室外，测得其CO2浓度变化情况如图所示，下列分析不正确的是（ ）
A. D时刻叶肉细胞的呼吸作用强度等于其光合作用强度
B. EF时段植株释放氧气的速率大于DE时段
C. 若实验继续进行，短时间内CO2浓度将下降
D. 仅根据图像无法判断C时刻植株的呼吸作用强度
解析： D时刻整个植株的呼吸作用强度等于叶肉细胞的光合作
用强度，因此该时刻叶肉细胞的光合作用强度大于其本身的呼吸作
用强度，A错误；EF时段二氧化碳减少的幅度高于DE时段，因此
释放氧气的速率大于DE时段，B正确；若实验继续进行，依然能够
进行光合作用，且光合作用大于呼吸作用，因此短时间内CO2浓度
将下降，C正确；C点时，CO2浓度增加，说明该植株此时光合作
用速率小于呼吸作用速率，但仅根据图像无法判断C时刻呼吸作用
强度的大小，D正确。
4. “半叶法”测定光合速率时，将对称叶片的一部分（A）遮光，另
一部分（B）不作处理，设法阻止两部分联系。光照6小时，在A、
B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番茄叶片的光合速率等
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，A部分叶片可在给B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
解析： m0－a表示呼吸作用消耗有机物的重量，b－m0表示净光
合作用积累有机物的量，总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，说
明此时光合速率是呼吸速率的2倍，A错误；本实验通过光合产物
有机物的变化来计算光合速率，所以要保证其他物质的正常运输，
B正确；若忽略水和无机盐的影响，将A部分叶片剪下后暗处理与
题干中遮光处理情况相同，A部分叶片均只能进行呼吸作用消耗有
机物，C正确；在对比实验中，应保证其他条件相同且适宜，否则
会导致实验结果不准确，D正确。
5. 菏泽牡丹历史悠久，具有较高的科研价值。科研人员利用密闭玻璃
容器探究光照强度对牡丹光合作用速率的影响，甲、乙两图是在温
度、CO2浓度均适宜的条件下测得的相关曲线。请回答下列问题：
（1）图甲中B点时叶肉细胞中产生ATP的细胞器是
，在叶绿体中为C3的还原提供能量的物质是
，分离叶绿体中色素所用试剂是 。
叶绿体和线粒
体
ATP和
NADPH
层析液
解析：图甲的B点是净光合速率为0的点，此时的叶肉细胞在进行光合作用和呼吸作用，所以B点时叶肉细胞中产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体；在光合作用的暗反应中为C3的还原提供能量的物质是ATP和NADPH；分离叶绿体中色素所用试剂是层析液。
（2）据图乙曲线分析，给植株光照时间共有 h，其中有光照且
光照强度一定保持不变的时间段有 （用字母回
答）。
14
AB段和CD段
解析：对比甲、乙两图可知，图乙中A点时开始进行光
合作用，G点时光合作用消失，所以图乙曲线的实验中，给
植株光照时间共有14 h；图乙中的AB段和CD段，O2的产生
速率分别为－1 mmol/h和1 mmol/h，结合图甲可确定它们所
对应的光照强度非常弱，分别为1 klx和3 klx，所以有光照且
光照强度一定保持不变的时间段有AB段和CD段。
（3）若在图甲实验的环境条件下，每天光照12 h，则光照强度至
少要大于 klx 时，植株才能够正常生长。
4
解析：分析图甲可知，纵坐标表示净光合速率，呼吸速率为2 mmol/h，则一昼夜呼吸作用消耗O2量为2×24＝48 mmol。若每天光照12 h，则平均每小时O2的实际产生量即实际光合速率应大于48÷12＝4 mmol/h时，植株才能够正常生长。依据净光合速率＝实际光合速率－呼吸速率，可解得净光合速率＝2 mmol/h，所对应的光照强度为4 klx。
（4）你认为图丙装置 （填“能”或“不能”）准确测出图
甲中A点的数值，并说明理由
。
解析：丙装置缺乏相应的对照组，无法排除物理因素对气压的干扰，因此不能准确测出A点数值。
不能
缺乏对照组，无法排除物理因
素对气压的干扰
感 谢 观 看!
