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课时跟踪检测(十一) 影响光合作用的环境因素及相关实验探究
提能强化练——考点强化·重能力
1．(2018·河南中原名校联考)绿色植物的光合作用与细胞呼吸之间有密切的联系，下图表示了两者之间的部分关系。图中的相关分析，正确的是( )
A．图中③过程进行的场所是线粒体基质
B．①过程中发生的能量变化是光能转变成稳定的化学能
C．①～⑤过程中能使ADP含量增多的是②和④
D．将阳光下正常生长的植物迅速移入暗室，X物质含量增加
解析：③过程(细胞呼吸第一阶段)发生的场所是细胞质基质，A错误；①过程(光反应)将光能转化成ATP中活跃的化学能，B错误；④可表示有氧呼吸第二阶段，可产生ATP，ADP含量会减少，C错误；将阳光下的植物移入暗室，光照减弱，X物质(C3)含量增加，D正确。
答案：D
2．(柱形图类)某实验小组研究温度对水绵光合作用的影响，实验结果如下图所示，据图分析下列有关说法，正确的是( )
A．据图可知，水绵细胞呼吸作用的最适温度为35℃
B．图中水绵细胞积累有机物速率最大时的温度是25℃
C．每天光照10小时，最有利于水绵生长的温度是25℃
D．在5℃时，水绵细胞产生氧气的速率是消耗氧气的速率的2倍
解析：图中纵坐标表示光照下吸收CO2的量(即净光合速率)或黑暗中释放CO2的量(即呼吸速率)。由于没有对高于35℃条件下水绵细胞的呼吸作用进行研究，因此，不能说明水绵细胞呼吸作用的最适温度为35℃
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，A错误。水绵细胞积累有机物的速率是指净光合速率，从图中可以看出，在25℃时水绵细胞在光照下吸收CO2的量最高，即积累有机物的速率最大，B正确。每天光照10小时，最有利于水绵生长的温度应是20℃，因为在20℃时，每天光照10小时，一昼夜水绵积累的有机物最多，为11.5 mg(3.25×10－1.5×14＝11.5)(用CO2吸收量表示)，C错误。在5℃时，水绵细胞产生氧气的速率是1.5(用CO2吸收量表示)，消耗氧气的速率是0.5(用CO2释放量表示)，可知水绵细胞产生氧气的速率是消耗氧气的速率的3倍，D错误。
答案：B
3．(2018·山西大学附属中学高三诊断)下图甲表示植物叶片气体交换速率与光照强度变化的关系，乙图表示不同光照条件下叶片与外界净气体交换模式图，乙图各模式图与甲图中a、b、c、d、e点的对应关系是( )
A．②①④③⑤ B．④①②③⑤
C．⑤③④①② D．⑤③②①④
解析：分析题图：a点时，植物只进行呼吸作用，因此吸收氧气，释放二氧化碳，对应于②；b点时，植物同时进行呼吸作用和光合作用，且呼吸速率大于光合速率，所以此时细胞吸收氧气，释放二氧化碳，但量要比a点少，对应于①；c点时，植物同时进行呼吸作用和光合作用，且呼吸速率等于光合速率，所以此时细胞不与外界进行其他交换，对应于④；d点时，植物同时进行呼吸作用和光合作用，且呼吸速率小于光合速率，所以此时细胞需要从外界吸收二氧化碳，释放氧气，对应于③；e点时，植物同时进行呼吸作用和光合作用，且呼吸速率小于光合速率，光合速率达到最大值，所以此时细胞需要从外界吸收二氧化碳，释放氧气，比③多，对应于⑤，故选A。
答案：A
4．(2018·河北枣强中学月考)将某绿色植物置于密闭容器内暗处理后，测得容器内CO2和O2浓度相等(气体含量相对值为1)，在早6 h移至阳光下，日落后移到暗室中，持续测量两种气体的相对含量，变化情况如下图所示(两条曲线在20 h前沿水平虚线上下对称)。下列有关叙述中，正确的是( )
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A．只有在8 h光合作用速率＝呼吸作用速率
B．在9～16 h之间，光合速率＞呼吸速率，O2浓度不断上升
C．该植物体内17 h有机物积累量＜19 h有机物积累量
D．该植物从20 h开始进行乳酸发酵
解析：光合作用速率等于呼吸作用速率时，CO2和O2浓度达到最高点或最低点，图中8 h和17 h光合作用速率＝呼吸作用速率，A错误；在8～17 h之间，O2浓度不断上升，说明光合速率>呼吸速率，B正确；该植物体内17 h有机物积累量最大，C错误；乳酸发酵不产生CO2，D错误。
答案：B
5．(2018·宁夏石嘴山三中)下图表示在不同温度下，测定某植物叶片重量变化情况(均考虑为有机物的重量变化)的操作流程及结果，据图分析下列说法，错误的是( )
A．从图分析可知，该植物的呼吸速率可表示为X
B．从图分析可知，该植物光合速率可表示为Y＋2X
C．在13～16 ℃之间，随着温度的升高，呼吸作用强度增强，实际光合作用先增后降
D．恒定在上述14 ℃温度下，维持10小时光照，10小时黑暗，该植物叶片增重最多，增重了30 mg
解析：无光时，植物只进行呼吸作用，呼吸速率为M－(M－X)＝X，A正确；从图2分析可知，该植物的呼吸速率可表示为X(mg/cm2/h)(用图中字母表示)，而单位时间光照下叶片重量的增加量表示的是净光合速率，故光照一小时总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝M＋Y－(M－X)＋X＝Y＋2X，B正确；在13 ℃～16 ℃
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之间，由图可知呼吸速率不断增强，实际光合作用Y＋2X也在增强，C错误；温度是14 ℃时，植物增重量＝10×净光合速率－10×呼吸作用＝10×(Y＋X)－10X＝10Y，Y为3时值最大为30 mg，D正确。
答案：C
6．(2018·甘肃静宁一中模拟)如图表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时(其他条件不变且适宜)，单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化。下列有关说法错误的是( )
A．光照强度由a到d时，叶肉细胞净光合速率增加
B．光照强度为b时，光合作用速率等于呼吸作用速率
C．若光照强度长期为c，该绿色植物不能正常生长
D．光照强度为d时，单位时间内细胞从周围吸收2个单位的CO2
解析：分析题图可知，光照强度由a到d，氧气产生总量增加，说明叶肉细胞净光合作用速率增加，A正确；分析题图可知，b光照条件下，氧气的产生总量与二氧化碳的释放量相等，细胞产生的二氧化碳一方面被植物光合作用利用，另一方面还要释放到细胞外，因此该点光合作用小于呼吸作用，B错误；c点光合作用与呼吸作用相等，有机物的积累为0，植物不能正常生长，C正确；有氧呼吸过程释放的二氧化碳与吸收的应为相等，d点氧气的产生总量为8，因此需要从周围吸收2个单位的CO2，D正确。
答案：B
7．(2018·西藏民族学院附中检测)下图是某生物兴趣小组探究不同条件下光合作用和呼吸作用过程中气体产生情况的实验示意图，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度在恒定水平。下列几种实验结果(给予相同的环境条件)，不可能出现的是( )
A．甲、乙装置水滴都左移
B．甲、乙装置水滴都右移
C．平装置水滴不动，乙装置水滴左移
D．甲装置水滴右移，乙装置水滴左移
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解析：根据题意可知，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度在恒定水平，故甲装置内的气压变化是由氧气含量变化引起的，较强光照条件下(光合强度大于呼吸强度)甲装置内水滴右移，黑暗或较弱光照条件下(光合强度小于呼吸强度)甲装置内水滴左移，适宜光照条件下(光合强度等于呼吸强度)甲装置内水滴不动；乙装置内青蛙只进行细胞呼吸不进行光合作用，故乙装置内水滴只会左移，故B符合题意，A、C、D不符合题意。
答案：B
提能强化练——考点强化·重能力
8．(2018·北京市丰台区模拟试题)将某绿藻细胞悬浮液放入密闭容器中，保持适宜的pH和温度，改变其它条件后，测定细胞悬浮液中溶解氧的浓度，结果如图所示。下列有关绿藻细胞代谢的说法，正确的是( )
A．前5分钟只进行呼吸作用
B．第4分钟只发生光能转化为化学能
C．第7分钟C5的数量瞬间增加
D．9～12分钟光合作用速率等于呼吸作用速率
解析：由曲线图可知，第4分钟时光照开始，说明前4分钟只进行呼吸作用，A错误；第4分钟时光照开始，光反应过程中发生光能转化为化学能，暗反应过程中发生ATP中活跃化学能转变为稳定的化学能，B错误；第7分钟添加一定量的CO2，CO2与C5反应生成C3，故此时C5的数量瞬间减少，C错误；9分钟时溶解氧保持不变，说明光合速率等于呼吸速率，D正确。
答案：D
9．某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，做了如下图所示的实验。在叶柄基部作环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片的光合作用速率＝(3y－2z－x)/6 g·cm－2·h－1(不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变化对叶生理活动的影响)。则M处的实验条件是( )
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A．下午4时后将整个实验装置遮光3 h
B．下午4时后将整个实验装置遮光6 h
C．下午4时后在阳光下照射1 h
D．晚上8时后在无光下放置3 h
解析：起始干重为上午10时移走时的叶圆片干重x g，从上午10时到下午4时，叶片在这6 h内既进行光合作用，又进行呼吸作用，所以下午4时移走的叶圆片干重y g减去上午10时移走时的叶圆片干重x g的差值，就等于该叶圆片净光合作用干物质量：(y－x)g。若要求出呼吸作用干物质量，应将叶片遮光处理，先假设叶片遮光处理M h后干重为z g，下午4时移走的叶圆片干重y g减去叶片遮光处理M h后的干重z g差值，就是呼吸作用干物质量：(y－z)g。已知：测得叶片的光合作用速率＝(3y－2z－x)/6 g·cm－2·h－1，据真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，得出：(3y－2z－x)/6＝(y－x)/6＋(y－z)/M，计算出M＝3 h。
答案：A
10．(2018·山东青岛质检)夏季某晴朗的一天对一密闭蔬菜大棚中的某种气体的含量进行24小时的检测，结果如下图1。图2是叶肉细胞内两种细胞器间的气体关系图解。请分析下列说法中，错误的是( )
A．图1中所测气体为氧气，且该大棚内的蔬菜经过一昼夜后积累了一定量的有机物
B．图1中CD段变化的原因可能是光照过强，使温度升高，部分气孔关闭所致
C．与它们各自前一段相比，EC段和DB段叶肉细胞中的C3含量变化趋势分别是增加、减少
D．处于图1中的B点时，图2中应该进行的气体转移途径有A、C、D、E
解析：EC段与其前一阶段相比，光照强度增强，产生的[H]和ATP增多，则C3被还原的速率增大，C3
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将减少；DB段与其前一段(光合午休时段)相比，细胞中CO2浓度上升，与C5结合形成的C3量应增加，故C选项不正确。
答案：C
大题冲关练——综合创新·求突破
11．(2018·烟台模拟)为了探讨某种植物的一些生理特性，科研人员做了一系列的相关实验。下图是在不同光照条件下测定的其光合速率变化情况。请分析回答：
(1)从图中a～b段可以看出，限制叶片光合速率的主要环境因素是________。若其他条件不变，对叶绿素而言，有效吸收的光主要是________。
(2)图中c～d对应时段，植物体内有机物总量的变化情况是________，i点时叶肉细胞内合成[H]的场所有________。
(3)经测定，晴天遮光条件下该植物的CO2释放速率为0.6 μmol/(m2·s)，则g点时该植物O2产生速率为________ μmol/(m2·s)。
(4)每分子叶绿素含有一个Mg2＋，可被H＋、Cu2＋等置换。在用该植物的绿叶做“色素的分离与提取”实验时，滤液用5%的HCl处理一段时间后，其颜色与研磨时未加________的颜色相似，呈黄褐色。实验室常用含Cu2＋的试剂处理叶片，可形成铜代叶绿素能长时间保持叶片标本的绿色，其原因可能是________________________________________________________________________。
解析：(1)阴天条件下，光照较弱，温度较低，光照强度和温度成为限制叶片光合速率的主要环境因素；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。(2)净光合速率可表示植物体内有机物的积累情况，负值表示减少，正值表示增加，c～d时段植物体内有机物总量的变化情况是先减少后增加。i点时有光照，能够进行光合作用，叶肉细胞内合成[H]的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。(3)晴天遮光条件下该植物的CO2释放速率即为呼吸速率，等于氧气吸收速率，则g点时该植物O2产生速率为1＋0.6＝1.6 [μmol/(m2·s)]。(4)提取色素时加入碳酸钙可以防止叶绿素被破坏，不加碳酸钙时色素提取液为黄褐色；铜代叶绿素比叶绿素稳定，所以用含Cu2＋的试剂处理叶片，可形成铜代叶绿素能长时间保持叶片标本的绿色。
答案：
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(1)光照强度、温度 蓝紫光和红光 (2)增加(或先减少后增加) 细胞质基质、线粒体、叶绿体 (3)1.6 (4)碳酸钙(CaCO3) 铜代叶绿素比叶绿素稳定
12．如图所示的密闭透明玻璃装置内放有萌发的种子(下铺一层吸满水的棉布)和一绿色盆栽植物。请据图回答下列问题：
(1)萌发的种子可使装置内的________增加，进而有利于盆栽植物的________。
(2)若棉布吸的水用18O标记，而用于浇盆栽的水中不含18O，一段时间后发现盆栽植物合成的葡萄糖中含有18O，则该过程中，18O所经历的物质依次为________(用化学式和箭头表示)。
(3)如果把通气孔堵塞，一段时间后，萌发种子的有氧呼吸速率会________(填“增大”、“不变”或“减小”)；而盆栽植物叶绿体中C3含量较通气孔堵塞前________(填“增加”或“减少”)，C3含量变化的原因是________________________________________________________________________。
(4)若要利用图示装置来检测该盆栽植物的真正光合速率，则如何操作？(写出简要思路即可)。
________________________________________________________________________。
解析：(1)萌发的种子生命活动旺盛，呼吸作用加强，可使装置内的CO2增加，进而有利于盆栽植物的光合作用。(2)萌发的种子进行细胞呼吸时会消耗吸水棉布中的HO产生C18O2，C18O2通过通气孔进入装置右侧，被盆栽植物进行光合作用时利用，从而产生C6HO6。(3)通气孔堵塞，盆栽植物光合作用产生的氧气不能被萌发的种子所利用，而萌发的种子呼吸作用释放的CO2也不能被盆栽植物所利用，故通气孔堵塞一段时间后，萌发种子的有氧呼吸会减弱；由于盆栽植物侧的CO2含量减少，通过CO2的固定形成C3的量减少，但其还原正常进行，故盆栽植物叶绿体中C3含量较通气孔堵塞前减少。(4)检测植物的真正光合作用速率时，要在黑暗环境中测得该植物的呼吸速率，还要在有光条件下测净光合作用速率，通过计算可得植物的真正光合作用速率。
答案：(1)CO2 光合作用 (2)HO→C18O2→C6HO6 (3)减小 减少 通气孔堵塞，萌发的种子产生的CO2
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不能进入盆栽植物一侧，盆栽植物侧的CO2含量减少，通过CO2的固定形成C3的量减少，但其还原正常进行(合理即可) (4)将通气孔堵塞，并在盆栽植物侧加入CO2缓冲液，用氧气传感器检测有光和无光情况下氧气的变化速率，再进行相关计算
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