人教版（2019）高中生物学必修1练习--第4章　第1节　被动运输（含解析）

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2026人教版高中生物学必修1
第4章　细胞的物质输入和输出
第1节　被动运输
基础过关练
题组一　渗透作用
1.(2025山东菏泽期中)在长颈漏斗的漏斗口外密封一层半透膜(蔗糖分子不能通过半透膜),S1为蔗糖溶液,S2为清水,初始时两液面平齐,如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.长颈漏斗内的液面经过一段时间变化后保持不变
B.在液面变化的过程中进入漏斗的水多于出漏斗的水
C.长颈漏斗内液面保持不变时,没有水分子进出漏斗
D.漏斗内溶液浓度始终大于S2
2.(易错题)(2025河北邯郸月考)将家兔的成熟红细胞平均分为a、b、c三组,分别置于不同浓度的氯化钠溶液中,一段时间后观察到的细胞形态如下图。下列叙述错误的是(　　)
　　
A.红细胞膜相当于半透膜
B.三组氯化钠溶液初始浓度大小关系为c>a>b
C.若将b组细胞换成大肠杆菌,则会涨破
D.b组细胞吸水能力小于c组细胞
题组二　植物细胞的吸水和失水
3.如图是探究植物细胞吸水和失水的成熟细胞模式图。下列叙述错误的是(　　)
A.成熟植物细胞的渗透作用主要发生于1与外界溶液之间
B.结构3伸缩性小,其对植物细胞有支持和保护作用
C.原生质层伸缩性大与结构4和6具有一定的流动性有关
D.2处的水分子通过自由扩散进入细胞液至少需要穿过2层磷脂分子
4.(易错题)(2025天津南开中学期中)如图为某同学利用紫色洋葱鳞片叶作为实验材料,观察植物细胞质壁分离与复原的基本操作步骤。下列相关叙述中,错误的是(　　)
A.观察(d)和观察(b)形成对照,观察(f)和观察(d)形成对照
B.该实验用显微镜主要观察原生质层和细胞壁的位置、液泡的颜色和大小等
C.增大蔗糖溶液的浓度,实验效果会更明显且不影响细胞的活性
D.如果将蔗糖溶液换成细胞能吸收的浓度适宜的KNO3溶液,可以不经e操作就观察到质壁分离复原
5.(2025江苏扬州期中)成熟的植物细胞在较高浓度的外界溶液中,会发生质壁分离现象,图甲是在0.3 g/mL蔗糖溶液中发生质壁分离的某种植物细胞示意图,图乙是显微镜下观察到的某一时刻的图像。请回答下列问题。
　
(1)图甲中质壁分离指的是细胞壁与　　　(用图中数字表示)构成的结构发生分离,一般不选择洋葱内表皮细胞进行该实验的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)某同学向上述蔗糖溶液中加入适量的红墨水(含红色染料),同时利用黑藻作为材料进行实验,则5、6处的颜色分别是　　　　、　　　　,图乙细胞此时细胞液浓度与外界溶液浓度的大小关系是　　　　　　　　　　。
6.某兴趣小组用一系列浓度梯度的蔗糖溶液分别处理相同生理状况的某种植物的根部细胞,用显微镜观察不同浓度蔗糖溶液下根部细胞质壁分离的情况,实验结果如下表所示。据此分析回答下列问题:
具一定浓度梯度的蔗糖溶液(g/mL) a b c d e f g h
实验结果 - - - - - + ++ +++
注:“-”表示未发生质壁分离,“+”表示有质壁分离,“+”越多表示分离程度越高。
(1)该植物根部细胞的细胞液浓度约为　　　　　g/mL。
(2)满足该植物生长需求的土壤相对含水量应　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)刚好使根部细胞发生质壁分离的蔗糖溶液的相对含水量。
题组三　被动运输
7.(2025广东东莞期中)图甲、乙分别表示载体蛋白介导和通道蛋白介导的两种协助扩散方式,其中通道蛋白介导的扩散比载体蛋白介导的快约1 000倍。下列叙述正确的是(　　)
A.这两种蛋白,只有载体蛋白对运输的物质具有特异性
B.协助扩散时,不消耗能量,载体蛋白不会发生构象改变
C.载体蛋白介导的物质运输的速率会受到载体蛋白数量的限制
D.溶质分子通过图乙方式进行跨膜运输时需要与通道蛋白结合
8.(2025辽宁大连期中)甲、乙两种小分子物质的运输都与能量供应无关,且为不同的运输方式,其跨膜运输的运输速率与膜内外物质浓度差的关系如图1和图2所示,下列相关叙述错误的是(　　)
A.物质甲可以表示性激素,物质乙可以表示葡萄糖分子
B.物质乙在浓度差大于7.5 mmol/L后,运输速率不受物质乙浓度限制
C.脂溶性小分子以物质甲的方式跨膜运输,在细胞可承受范围内,其运输速率与浓度差呈正相关
D.物质乙跨膜运输过程都是通过载体蛋白发生可逆的构象变化实现的
能力提升练
题组一　渗透装置的分析
1.(2025山东济南期中)玻璃纸是一种半透膜,允许水、氨基酸等小分子和离子通过,蔗糖、淀粉、蛋白质等无法通过。某生物兴趣小组为验证上述结论,制作如图所示的实验装置。下列相关实验现象叙述错误的是(　　)
A.若A是氨基酸溶液,则漏斗内外液面最终持平
B.等质量浓度的蔗糖、淀粉溶液使漏斗内液面上升高度不同
C.若A是淀粉溶液,烧杯中加入碘液,则漏斗内显蓝色,烧杯中显棕色
D.若A是蛋白质溶液,烧杯中加入双缩脲试剂,则漏斗内显蓝色,烧杯中显紫色
2.(2024广东广州月考)利用反渗透法可以淡化海水。反渗透法指的是在半透膜的原水一侧施加适当强度的外界压力,原水透过半透膜时,只允许水通过,其他物质不能通过而被截留在原水一侧半透膜表面的方法。下列相关叙述错误的是(　　)
A.渗透作用发生的必备条件是有半透膜和膜两侧有浓度差
B.若撤去压力,则淡水侧的水分子会向海水侧转移
C.反渗透法淡化海水的过程中,海水侧的水分子向淡水侧转移
D.反渗透法淡化海水时,所用半透膜上含有多种载体蛋白
题组二　植物细胞质壁分离与复原实验的应用
3.下图是浸润在蔗糖溶液中的马铃薯块茎细条的实验前长度与实验后长度之比随蔗糖溶液浓度的变化曲线。实验中蔗糖不进入a~f组马铃薯块茎细胞,下列说法错误的是(　　)
A.将f组马铃薯块茎细条转入清水中,细胞不一定发生质壁分离的复原
B.浸润导致e组细胞中液泡的失水量大于d组
C.马铃薯块茎细胞的细胞液浓度介于0.4~0.5 mol/L的蔗糖溶液之间
D.实验后,a组细胞的细胞液浓度大于b组
4.(2025河南郑州月考)科研人员将A、B两种植物的成熟叶片置于不同浓度的蔗糖溶液中,培养相同时间后检测其重量变化,结果如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.实验后甲溶液的浓度高于实验前甲溶液的浓度
B.在乙浓度条件下,A、B两种植物的成熟细胞可能处于质壁分离状态
C.实验前两种植物细胞液浓度的大小关系为B>A
D.五种蔗糖溶液初始浓度的大小关系为乙>丁>甲>戊>丙
5.(2025安徽合肥一中素质拓展)如图是在四种不同外界溶液中,洋葱鳞片叶外表皮细胞的多种理化性质随时间变化的曲线。下列关于甲、乙、丙、丁四图的叙述正确的是(　　)
　
　
A.图甲中A点和B点洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度相等
B.图乙中B点到A点洋葱鳞片叶外表皮细胞的吸水能力逐渐减弱
C.图丙中B点后细胞吸水能力减小的速率减慢的原因可能是有细胞壁的限制
D.图丁中C点后细胞开始从外界溶液吸收溶质导致细胞液颜色深度减小
6.(2025江西宜春开学考试)取四段相同的长5 cm的葱茎,将其纵切到4 cm处,切开后的葱茎形状如图所示,已知葱茎内侧细胞的伸缩性比外侧大。将四段葱茎1~4依次置于编号为a~d的不同浓度的蔗糖溶液中。30 min后,记录葱茎的形状,结果如表。下列相关说法中,正确的是(　　)
蔗糖溶液 a b c d
葱茎形状
A.葱茎内侧细胞细胞壁的厚度大于外侧细胞
B.在该实验中,水分子的移动路径是蔗糖溶液 细胞壁 细胞膜 原生质层 细胞液
C.这四种蔗糖溶液的初始浓度大小关系为cD.如果葱茎在蔗糖溶液中浸泡的时间延长,蔗糖溶液b中葱茎的形状会趋于蔗糖溶液c中的形状
题组三　被动运输及其影响因素
7.(2024河北石家庄二中期末)肝细胞和细菌都能以协助扩散的方式吸收葡萄糖,其中细菌协助葡萄糖运输的载体蛋白为GLUT1,肝细胞协助葡萄糖运输的载体蛋白为GLUT2,其运输的速率和葡萄糖浓度的关系如图所示。下列推测错误的是(　　)
A.协助扩散可以降低细胞内外葡萄糖的浓度差
B.a点与b点相比,制约葡萄糖转运速率的主要因素是GLUT1的数量
C.c点与a点相比,c点葡萄糖转运速率低的原因可能是肝细胞GLUT2少
D.载体蛋白的存在能显著提高细胞摄取葡萄糖的速率
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.C 2.C 3.D 4.C 7.C 8.D
1.C　漏斗内液面变化过程:初始S1浓度大于S2,液面上升,漏斗两侧浓度差逐渐减小,液面上升速率逐渐减小,最后液面不再上升(保持不变),A正确。长颈漏斗内的液面上升过程中,进入漏斗的水分子多于由漏斗进入烧杯的水分子,B正确。长颈漏斗内液面保持不变时,仍有水分子进出漏斗,只是进出漏斗的水分子达到动态平衡,C错误。蔗糖不能通过半透膜,漏斗内蔗糖溶液浓度始终大于S2清水,D正确。
易混易错
渗透平衡≠浓度相等
　　(1)渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态,既不可看作没有水分子移动,也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。
　　(2)渗透平衡后,溶液浓度高的一侧液面高(也可以说液面高的一侧溶液浓度高);两侧溶液的浓度差越大,液面高度差越大。
2.C　细胞膜作为细胞的边界,能够控制物质进出细胞,相当于半透膜,A正确。
题图 细胞形态 初始浓度关系
图a 正常 细胞质浓度=氯化钠溶液
图b 吸水膨胀 细胞质浓度>氯化钠溶液
图c 失水皱缩 细胞质浓度<氯化钠溶液
根据以上分析可知,三组氯化钠溶液初始浓度大小关系为c>a>b,B正确。大肠杆菌有细胞壁,能起到保护和支持的作用,若将b组细胞换成大肠杆菌,则不会涨破,C错误。细胞失去水分越多,细胞质浓度越大,细胞吸水能力越强(易错点),c组细胞吸水能力大于b组细胞,D正确。
3.D　成熟植物细胞具有大液泡,内含细胞液(图中1),渗透作用主要发生在细胞液与外界溶液之间,A正确;结构3(细胞壁)的伸缩性小,对植物细胞有支持和保护作用,B正确;原生质层包括细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质,原生质层伸缩性大与结构4(细胞膜)和6(液泡膜)具有一定的流动性有关,C正确;2处的水分子通过自由扩散进入细胞液,需要穿过细胞膜和液泡膜,即至少需要穿过4层磷脂分子(2层磷脂双分子),D错误。
4.C　第二次观察(d)和第一次观察(b)形成对照,观察细胞质壁分离现象;第三次观察(f)与第二次观察(d)形成对照,观察细胞质壁分离复原现象,A正确。在质壁分离过程中,原生质层与细胞壁逐渐分开,液泡的体积逐渐变小,液泡的颜色逐渐变深;在质壁分离复原过程中,原生质层与细胞壁之间逐渐接近,液泡的体积逐渐变大,液泡的颜色逐渐变浅,该实验可通过观察原生质层和细胞壁的位置、液泡的颜色和大小变化来判断细胞的状态,B正确。适当增大蔗糖溶液的浓度,使蔗糖溶液与细胞液的浓度差变大,质壁分离的速度会加快,但如果蔗糖溶液的浓度过高,会导致细胞失水过多而死亡,影响实验的效果,C错误。K+和N可被细胞吸收,从而使细胞液浓度增大,当细胞液浓度大于KNO3溶液浓度后,不经e操作(滴加清水)也能观察到质壁分离复原现象,D正确。
归纳总结
探究植物细胞吸水和失水实验的易错点
　　(1)是教材中唯一一个只在低倍镜下观察的实验。
　　(2)单独观察处于质壁分离状态的静态图像,不能判断细胞是正在发生质壁分离还是正在质壁分离复原。
　　(3)质壁分离过程中,外界溶液浓度大于细胞液浓度,质壁分离程度越大,植物细胞吸水能力越强;质壁分离复原过程中,外界溶液浓度小于细胞液浓度。
　　(4)质壁分离与复原过程中,水分子的移动是双向的,整体表现为出细胞或进细胞的水分子多。
5.答案　(1)2、4、5　洋葱内表皮细胞中液泡几乎无色,不易观察质壁分离及复原现象　(2)绿色　红色　细胞液浓度大于、等于或小于外界溶液浓度
解析　(1)细胞的质壁分离指的是细胞壁和原生质层分离;原生质层包括细胞膜(2)、液泡膜(4)以及两层膜之间的细胞质(5)。洋葱外表皮细胞的液泡呈紫色,方便观察细胞质壁分离与复原情况,洋葱内表皮细胞的液泡几乎无色,不易观察实验现象。(2)细胞壁具有全透性,细胞膜具有选择透过性,红墨水可以通过细胞壁但不可以通过细胞膜,所以6处为红色;黑藻有叶绿体,5处呈绿色。图乙中的细胞原生质层和细胞壁分离,细胞可能正在发生质壁分离(细胞液浓度<外界溶液浓度),可能质壁分离后达到平衡状态(细胞液浓度=外界溶液浓度),也可能正在发生质壁分离复原(细胞液浓度>外界溶液浓度)。
6.答案　(1)e~f　(2)大于
解析　(1)由题表实验结果可知,e组溶液中细胞未发生质壁分离,而相邻浓度的f组溶液中细胞发生质壁分离,则该植物根部细胞的细胞液浓度介于e组溶液浓度和f组溶液浓度之间。(2)植株需要从土壤中吸收水分,满足该植物生长需求的土壤相对含水量应大于刚好使根部细胞发生质壁分离的蔗糖溶液的相对含水量。
7.C　通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过,分子或离子通过通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合;载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过,而且每次转运时都会发生自身构象的改变,协助扩散不消耗能量,A、B、D错误。载体蛋白的数量会影响载体蛋白运输物质的速率,C正确。
归纳总结
通道蛋白与载体蛋白的异同
8.D　
题图解读　图1:物质甲随膜内外物质浓度差的增大,运输速率一直在增加→物质甲的运输方式为自由扩散。
　　图2:物质乙在一定的浓度差范围内,随膜内外物质浓度差的增大,运输速率增大;超过一定的浓度差后,浓度差再增大,运输速率不发生改变→物质乙的运输方式为协助扩散。
性激素(属于脂质)进入靶细胞的跨膜运输方式为自由扩散,葡萄糖的跨膜运输方式可以为协助扩散,A正确;图2中,浓度差大于7.5 mmol/L后,随着膜内外物质浓度差增大,运输速率不再增大,此时物质乙浓度不是限制因素,运输速率可能受膜上转运蛋白数量限制,B正确;脂溶性小分子的跨膜运输方式为自由扩散,在细胞可承受范围内,其运输速率与浓度差呈正相关,C正确;物质乙的跨膜运输方式为协助扩散,运输过程可能是通过载体蛋白发生可逆的构象变化实现的,也可能是通过通道蛋白实现的,D错误。
能力提升练
1.D 2.D 3.D 4.A 5.C 6.C 7.B
1.D　
情境分析 选项判断
①氨基酸可通过玻璃纸进入烧杯; ②开始时,更多水分子进入漏斗使漏斗液面上升,随氨基酸进入烧杯,漏斗内溶液浓度降低,漏斗液面降低 最终漏斗内外为等浓度的氨基酸溶液,漏斗内外液面持平,A正确
①渗透作用中的浓度差指的是分子数量差; ②蔗糖是二糖,淀粉是多糖 等质量浓度的蔗糖、淀粉溶液,蔗糖分子数量更多,水分子进入漏斗更多,漏斗液面上升高度更高,B正确
淀粉(多糖)不能通过玻璃纸进入烧杯,碘(小分子)可以通过玻璃纸进入漏斗 漏斗中淀粉遇碘变蓝,烧杯中显棕色(碘液本身的颜色),C正确
蛋白质不能通过玻璃纸进入烧杯,双缩脲试剂(离子)可以通过玻璃纸进入漏斗 漏斗内显紫色,烧杯中显蓝色(双缩脲试剂的颜色),D错误
归纳总结
渗透现象中液面的变化情况
(半透膜两侧分别为浓度不同的溶液A、B)
　　(1)若A侧和B侧的溶质是同种物质且均不能通过半透膜,则最终浓度高的一侧液面更高。
　　(2)若A侧溶质(如氨基酸等)可以通过半透膜,B侧溶质不能通过半透膜,则最终B侧液面更高。
　　(3)若A、B两侧溶液的溶质均能通过半透膜,则最终两侧液面等高。
2.D　根据题干信息“在半透膜的原水一侧施加适当强度的外界压力,原水透过半透膜时,只允许水通过”,则所用半透膜上不含多种载体蛋白,在外界压力作用下,水分子才能够由海水侧向淡水侧转移,若撤去压力,那么淡水侧的水分子会向海水侧转移,B、C正确,D错误。
3.D　结合题干信息分析题图:
f组细胞可能因为失水过多而死亡,将f组马铃薯块茎细条转入清水中,细胞不一定发生质壁分离复原,A正确。
4.A　
甲中A、B植物细胞失水(导致甲中水增加),实验后甲溶液的浓度低于实验前的,A错误。细胞吸水越多,说明外界溶液浓度越小;细胞失水越多,说明外界溶液浓度越大,因此根据A(或B)植物重量变化可知,五种蔗糖溶液初始浓度的大小关系为乙>丁>甲>戊>丙,D正确。
5.C　
题图 分析
甲 AC:液泡变小→细胞失水而发生质壁分离;CB:液泡变大→细胞吸水而发生质壁分离自动复原→外界溶质进入液泡使细胞液浓度增大→细胞液浓度:B点>A点,A错误
乙 BA:细胞液浓度逐渐增大→细胞液的渗透压逐渐增大→细胞吸水能力逐渐增强,B错误
丙 细胞壁对细胞起支持和保护作用,B点后细胞吸水能力减小的速率减慢的原因可能有细胞壁的限制,C正确
丁 细胞液颜色先变深后变浅→细胞发生质壁分离后又自动复原→在C点之前细胞就开始从外界溶液吸收溶质,D错误
6.C　据题图可知,切开后的葱茎向外侧弯曲,已知葱茎内侧细胞的伸缩性比外侧大,说明内侧细胞细胞壁的厚度小,伸展性强;外侧细胞细胞壁的厚度大,伸展性弱,A错误。原生质层由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质构成,水分子的移动路径是蔗糖溶液 细胞壁 原生质层 细胞液,B错误。
蔗糖分子不能进入细胞,如果葱茎在蔗糖溶液中浸泡的时间延长,蔗糖溶液b中葱茎的形状不会趋于蔗糖溶液c中的形状,D错误。
7.B　协助扩散的物质运输方向为高浓度→低浓度,协助扩散可使膜两侧的浓度差缩小,A正确。
结合题图可知,a、b处于同一曲线(载体蛋白GLUT1的总数量相同)的上升段,与b点相比,a点的主要制约因素是葡萄糖的浓度(横坐标),B错误。c、a点位于不同曲线上,葡萄糖浓度(横坐标)相同,葡萄糖转运速率的差异主要与载体蛋白数量有关,C正确。与无蛋白质的磷脂双分子层相比,有载体蛋白时(细菌、肝细胞)运输葡萄糖速率明显加快,D正确。
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