课时分层作业(17) 影响光合作用和细胞呼吸的环境因素
题组一 影响光合作用的环境因素
1．如图是某高等绿色植物成熟绿叶组织在某光照强度和适宜温度下，光合作用强度增长速率随CO2浓度变化的情况，下列有关叙述错误的是( )
A．D点时，光合作用强度达到最大
B．C点时，适当升高温度后光合作用强度会增强
C．B点时，叶肉细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体
D．AB段，限制光合作用强度的主要外界因素是CO2浓度
2．某研究性学习小组采用盆栽实验，探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。实验开始时土壤水分充足，然后实验组停止浇水，对照组土壤水分条件保持适宜，实验结果如图所示。下列有关分析不正确的是( )
A．叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势
B．叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降
C．实验2～4天，光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的
D．实验2～4天，光合速率下降可能是由叶片内CO2浓度下降引起的
3．某同学将新鲜金鱼藻置于盛有NaHCO3溶液的烧杯中，改变灯泡与烧杯的距离，测得如图所示结果。下列叙述正确的是( )
A．本实验的目的是探究CO2浓度对光合速率的影响
B．15～45 cm之间，气泡产生速率代表净光合作用强度
C．30～60 cm之间，限制光合速率的主要因素是CO2浓度
D．60 cm时，光线太弱导致光合作用完全停止
4．如图为正常绿色植物的叶绿素a的吸收光谱、色素总吸收光谱以及光合作用的作用光谱(作用光谱代表各种波长下植物的光合作用效率)。植物进行光合作用时，下列物质的变化趋势与作用光谱基本一致的是( )
A．O2的释放量 B．CO2的释放量
C．C3的总量 D．C5的总量
5．(10分)为完成“探究环境因素对光合作用强度的影响”实验，提供以下材料用具：菠菜叶、打孔器(直径1 cm)、注射器、40 W台灯、烧杯、4%NaHCO3溶液、蒸馏水、不同颜色的透明薄膜等。
(1)某同学选取其中一个因素进行探究，以下是实验结果：
时间 上浮的叶圆片数量(片)
蒸馏水 0.5% NaHCO3 1% NaHCO3 1.5% NaHCO3 2% NaHCO3
2 min 0 7 11 10 4
4 min 0 15 16 13 7
①该实验的目的是____________________________________________________，
实验检测指标是_____________________________________________________。
②有哪些措施可以减少实验误差？_______________________________________
_____________________________________________________________________(至少写出2项)。
③有同学认为叶片之所以浮起，是因为细胞呼吸消耗了有机物且产生了CO2导致叶片上浮。根据实验结果判断该观点是否正确并说明理由：_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)利用以上材料，还可以探究的环境因素有________________________。(答出2个)
题组二 影响细胞呼吸的环境因素
6．如图表示O2浓度对马铃薯块茎呼吸速率影响的变化曲线图，下列叙述错误的是( )
A．曲线ab段下降的原因是O2抑制了无氧呼吸
B．马铃薯块茎细胞中产生CO2的场所是线粒体
C．bc段马铃薯块茎细胞中乳酸的含量逐渐降低
D．c点时马铃薯块茎细胞O2的吸收量与CO2释放量相等
7．(多选)如图所示为苹果果实在一段时间内，随着环境中O2浓度的提高，其吸收O2量和释放CO2量的曲线。结合此图，下列叙述正确的是( )
A．O2浓度为b时，无氧呼吸与有氧呼吸释放的CO2量相等
B．O2浓度为b时，果实的无氧呼吸水平最低
C．O2浓度为a时，若cd＝ca，则无氧呼吸消耗的葡萄糖量与有氧呼吸消耗的葡萄糖量相等
D．O2浓度达到b以后，果实基本上靠有氧呼吸提供能量
8．(10分)在自然界中，洪水、灌溉不均匀等因素易使植株根系供氧不足，造成“低氧胁迫”。不同植物品种对“低氧胁迫”的耐受能力不同。研究人员采用无土栽培的方法，研究了“低氧胁迫”对两个黄瓜品种(A、B)根系细胞呼吸的影响，测得第6天时根系细胞中丙酮酸和乙醇的含量，结果如表所示。请回答下列问题：
实验处理 正常通气 品种A 正常通气 品种B 低氧 品种A 低氧 品种B
丙酮酸 (μmol·g-1) 0.18 0.19 0.21 0.34
乙醇 (μmol·L-1) 2.45 2.49 6.00 4.00
(1)黄瓜根系细胞产生丙酮酸的场所是__________，丙酮酸转变为乙醇的过程__________(填“能”或“不能”)生成ATP。
(2)该实验的自变量是________________。由表中信息可知，正常通气情况下，黄瓜根系细胞的呼吸方式为______________。
(3)实验结果表明，品种A耐低氧能力比品种B______(填“强”或“弱”)。
题组三 光合作用和细胞呼吸原理的应用
9．下列关于光合作用原理应用的叙述，错误的是( )
A．作物合理间作套种，可充分利用光能
B．大田种植“正其行，通其风”，能提高作物对CO2的利用
C．适时进行灌溉可以缓解作物的“光合午休”程度
D．白天与夜间适当提高温度，有利于增加大棚蔬菜产量
10．细胞呼吸的原理广泛应用于生产实践中，下列分析错误的是( )
A．种子贮存时应先晒干，降低其自由水的含量，从而降低细胞呼吸强度
B．应用乳酸菌制作酸奶，应先通气，后密封，有利于乳酸菌发酵
C．水果保鲜可用低温法，降低酶的活性，降低细胞呼吸强度
D．栽种庄稼，要多疏松土壤，提高根细胞的呼吸强度，有利于吸收K＋等生长所需元素
11．如图为温室栽培草莓的光合速率日变化曲线图(通过CO2的吸收量表示)。下列相关分析不正确的是( )
A．在B点，草莓产生ATP的细胞器有叶绿体和线粒体
B．CD段光合速率上升的原因可能是打开温室的通风口，提高了CO2浓度
C．EF段光合速率下降的主要原因是温度过高，气孔关闭，CO2摄入不足
D．在7～19时内，草莓有机物的积累量不断升高
12．某生物学兴趣小组就影响植物光合作用的因素进行了研究，获得如图所示的实验结果。下列有关分析正确的是( )
A．该实验表明，温度、光照强度和CO2浓度都会影响植物光合作用的强度
B．当光照强度大于7时，该植物在15 ℃和25 ℃的环境中合成有机物的速率相同
C．随着温度的升高，该植物的呼吸速率逐渐增强
D．该植物可在较低温度、较弱光照的环境中快速生长
13．如图为某农作物光合速率随土壤水分减少的日变化曲线图，图中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为降雨后第2、8、15天测得的数据。若光照强度的日变化相同，则据图分析，下列叙述错误的是( )
A．在水分充足时该农作物光合作用没有出现“午休”现象
B．曲线Ⅱ的波谷的形成与气孔有关
C．适时进行灌溉可以缓解该农作物光合作用的“午休”程度
D．导致曲线Ⅲ所示日变化的主要因素是土壤含水量
14．以下甲、乙两图都表示苹果组织细胞中CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述不正确的是( )
A．图甲中氧浓度为a时的情况对应的是图乙中的A点
B．图甲中氧浓度为b时的情况对应的是图乙中的CD段
C．图甲的a、b、c、d四个浓度中c是最适合贮藏的氧浓度
D．图甲中氧浓度为d时没有乙醇产生
15．(10分)某实验小组同学分别用40 W的白色、红色和黄色灯管做光源，设置不同的CO2浓度，处理葡萄试管苗。培养一段时间后，测定试管苗的净光合速率，结果如图所示，请回答问题：
(1)该实验的目的为探究________________________________________________。
(2)若用14C标记CO2，在光合作用的过程中，14C依次出现在__________等物质中。
(3)据图分析，a点的净光合速率大于c点，简要分析其原因是_____________________________________________________________________；
在红光条件下，CO2浓度为300 μl·L-1时，对葡萄试管苗所有能进行光合作用的细胞来说，叶绿体消耗的CO2量__________(填“大于”“等于”或“小于”)细胞呼吸产生的CO2量。
(4)为探究黄光培养条件下试管苗的叶绿素含量是否发生改变，提出实验思路如下：分别取__________和黄光条件下培养的试管苗叶片，提取并分离其中的色素，通过比较滤纸条上从上到下第__________条色素带的宽度来判断叶绿素含量是否发生改变。
(5)在温室中增施农家肥，一方面农家肥含有植物所需的无机盐，另一方面农家肥中的有机物被微生物分解时会产生__________，可以提高植物光合作用效率。
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B C B A C BD D B C D D B
5.(共10分，每空2分)(1)①研究CO2浓度(或NaHCO3浓度)对叶片光合速率的影响 相同时间内烧杯中叶圆片浮起的数量
②用打孔器打出的叶圆片数量足够多；每组实验重复几次，记录的数据取平均值
③该同学的观点是错误的，因为在蒸馏水的那组实验中，叶片一样进行了细胞呼吸，却没有叶片浮起，叶片上浮的原因是光合作用强度大于细胞呼吸强度，叶片内氧气增多
(2)光照强度、不同光质
8.(共10分，每空2分)(1)细胞质基质 不能
(2)黄瓜品种和通气情况 有氧呼吸和无氧呼吸 (3)强
15.(共10分，除注明外，每空1分)(1)不同波长的光和CO2浓度对试管苗光合作用的影响(3分) (2)C3、(CH2O) (3)叶绿体的色素吸收红光多于黄光，a点真光合速率更高，所以a点净光合速率大于c点(2分) 大于 (4)白光 三、四 (5)CO2
1．D点时光合作用强度增长速率为0，光合作用强度达到最大，A正确；由于该曲线是在最适温度下测量的，在C点时，若适当升高温度会使光合作用强度减弱，B错误；B点时，叶肉细胞同时进行光合作用和细胞呼吸，叶肉细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体，C正确；AB段，限制光合作用强度的主要外界因素是CO2浓度，D正确。
2．从图乙看出，实验2~4天，叶片叶绿素含量并没有下降。
3．根据题意和题图分析，该实验的目的是探究光照强度对光合速率的影响，A错误；图中气泡的产生速率表示净光合速率，B正确；30~60 cm之间，限制光合速率的主要因素是光照强度，C错误；60 cm时，几乎不产生气泡，光线太弱导致光合作用强度较低，此时光合作用速率约等于呼吸速率，但光合作用没有停止，D错误。
4．由题干信息“光合作用的作用光谱代表各种波长下植物的光合作用效率”可知，该作用光谱与光质有关，而不同光质下色素吸收光能的量不同，影响光反应和暗反应整体速率，进而影响O2的释放量。
5．(1)①由表格看出实验的自变量是不同浓度的NaHCO3溶液，NaHCO3溶液的浓度不同，提供的CO2浓度不同，因此该实验研究的是不同浓度的CO2对光合作用的影响。实验检测指标是单位时间内上浮的叶圆片的数量。②减少实验误差就要平衡无关变量，重复实验求平均值。③叶片上浮的原因是光合作用大于细胞呼吸，叶片中氧气增多，叶圆片密度变小，这说明了叶圆片上浮的原因不是细胞呼吸消耗了有机物且产生了CO2。理由应从蒸馏水中叶圆片没有上浮来论述。(2)利用上述实验材料，还可以探究光照强度或不同的光质对光合作用的影响。
6．曲线ab段下降的原因是O2抑制了无氧呼吸，A正确；马铃薯块茎细胞有氧呼吸第二阶段才产生CO2，故产生CO2的场所是线粒体，B正确；bc段马铃薯块茎细胞有氧呼吸越来越强，无氧呼吸越来越弱，但仍存在无氧呼吸，有乳酸的产生，但细胞产生的乳酸也会被转化为其他物质，故此时乳酸的含量可能依然增加，也可能减少，C错误；马铃薯块茎细胞整个呼吸过程，只有有氧呼吸才会消耗O2且产生等量的CO2，故c点时马铃薯块茎细胞O2的吸收量与CO2释放量相等，D正确。
7．O2浓度为b时，吸收O2量和释放CO2量相等，这时只进行有氧呼吸，A错误，D正确；O2浓度为b时，果实的无氧呼吸水平最低，为0，B正确；O2浓度为a时，若cd=ca，则无氧呼吸与有氧呼吸释放的CO2量相等，假设都是6，则有氧呼吸消耗葡萄糖为1，无氧呼吸消耗葡萄糖为3，C错误。
8．(1)黄瓜根系细胞产生丙酮酸的过程属于细胞呼吸的第一阶段，其场所是细胞质基质。在供氧不足时，细胞进行无氧呼吸，其中丙酮酸转变为乙醇的过程属于无氧呼吸的第二阶段，此阶段不释放能量，所以不能生成ATP。(2)由表中信息可知，该实验的自变量是黄瓜品种和通气情况。正常通气情况下，黄瓜根系细胞也产生少量的乙醇，说明此时有氧呼吸和无氧呼吸同时进行；在“低氧胁迫”下，黄瓜有氧呼吸受阻，无氧呼吸增强，产生的乙醇增多。(3)实验结果表明，在低氧条件下，品种A产生的丙酮酸比品种B产生的少，而品种A产生的乙醇比品种B产生的乙醇多，所以品种A耐低氧能力比品种B强。
9．合理间作套种，可以提高光合作用的面积，提高光能利用率，提高光合作用强度，A正确；“正其行，通其风”，有助于维持CO2浓度，能提高作物对CO2的利用，进而提高光合作用强度，B正确；“光合午休”是植物中午为避免蒸腾作用过强而关闭部分气孔的现象，适时进行灌溉可以缓解作物的“光合午休”程度，C正确；白天适当提高温度可以提高光合作用强度，有利于光合作用产物的积累，夜间适当降低温度可以降低细胞呼吸消耗的有机物，有利于增加大棚蔬菜产量，D错误。
10．种子贮存时应先晒干，以降低其自由水的含量，从而降低细胞呼吸强度；应用乳酸菌制作酸奶，由于乳酸菌是厌氧菌，因此无氧、密封有利于乳酸菌发酵；水果保鲜可用低温法，以降低酶的活性，从而降低细胞呼吸强度；栽种庄稼时要多疏松土壤，以提高根细胞的呼吸强度，有利于吸收K+等生长所需元素。
11．在B点时，草莓同时进行光合作用和细胞呼吸，在线粒体中可通过有氧呼吸第二、三阶段产生ATP，在叶绿体中可通过光反应产生ATP，A正确；C点以前温室可能封闭，此时由于草莓光合作用吸收二氧化碳，导致温室内二氧化碳浓度降低，使BC段净光合速率下降，那么CD段光合速率上升的原因就可能是打开温室的通风口，提高了CO2浓度，B正确；EF段光照强度逐渐下降，导致净光合速率下降，C错误；在7~19时内，净光合速率都大于0，那么草莓有机物的积累量会不断升高，D正确。
12．图中影响光合作用的因素只涉及温度和光照强度，没有CO2浓度，A错误；当光照强度大于7时，该植物在15 ℃和25 ℃的环境中积累有机物的速率相同，但是25 ℃呼吸速率较大，所以25 ℃时合成有机物的速率较大，B错误；由图示可知，5 ℃和15 ℃时呼吸速率一致，C错误；从图中可以看出，在15 ℃条件下，该植物的净光合速率较高，并且在光照强度为5时就达到了光饱和点，D正确。
13．分析题图，自变量是土壤含水量、光照强度，因变量是光合速率。由题干信息“曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为降雨后第2、8、15天测得的数据”及分析曲线图可知，在水分充足时(如降雨后第2天)该农作物光合作用没有出现“午休”现象，A正确；由曲线图可知，曲线Ⅱ双峰的形成与光照强度的变化有关，波谷的形成是由光照过强导致气孔关闭，进而固定的CO2减少引起的，即曲线Ⅱ的波谷的形成与气孔有关，B正确；经上述分析可知，在水分充足时该农作物光合作用没有出现“午休”现象，故适时进行灌溉可以缓解农作物光合作用的“午休”程度，C正确；导致曲线Ⅲ所示日变化的主要因素是光照强度，导致曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应光合速率不同的主要因素是土壤含水量，D错误。
14．图甲中氧浓度为a时，细胞只释放CO2不吸收O2，说明细胞只进行无氧呼吸，对应图乙中的A点，A正确；图甲中氧浓度为b时CO2的释放量远远大于O2的吸收量，说明细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大，应对应图乙中AC段，B错误；贮藏植物器官应选择CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时的氧浓度(图甲中的氧浓度c)，C正确；氧浓度为d时，CO2的释放量与O2的吸收量相等，细胞只进行有氧呼吸，因此没有乙醇产生，D正确。
15．(1)根据实验结果可知，该实验探究的是在不同波长的光的照射下，CO2浓度的变化对试管苗净光合速率的影响，即自变量是CO2浓度和不同波长的光。(2)若用14C标记CO2，在光合作用的过程中，CO2首先与C5结合生成C3，而后经过还原过程变成有机物，因此，14C依次出现在C3、(CH2O)等物质中。(3)叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，在题中实验条件下，试管苗吸收红光多于黄光，a点真光合速率更高，所以a点净光合速率大于c点。在红光条件下，CO2浓度为300 μl·L-1时，此时试管苗的净光合速率为零，对葡萄试管苗所有能进行光合作用的细胞来说，叶绿体消耗的CO2量大于细胞呼吸产生的CO2量，因为单就试管苗中能进行光合作用的细胞来讲，其净光合速率大于零。(4)要探究黄光培养条件下葡萄试管苗的叶绿素含量是否发生改变，可以分别取白光(或自然光)和黄光条件下培养的试管苗叶片，提取其中的色素并用层析液分离，通过比较滤纸条上的叶绿素a、b色素带的宽窄(或叶绿素a、b色素带颜色深浅)即通过判断滤纸条上从上到下第三、四条色素带的宽度(或颜色深浅)来判断叶绿素含量是否发生改变。(5)在温室中增施农家肥，一方面农家肥含有植物所需的无机盐，另一方面农家肥中的有机物被微生物分解时会产生CO2，CO2为光合作用的原料，补充CO2可以提高植物光合作用效率。
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