1、1培优点八 测定光合速率和呼吸速率一、 “实验法”测定光合速率和呼吸速率应用 1：密闭装置法典例 1. 如图是在一定温度下测定大豆幼苗呼吸作用和光合作用强度的实验装置（呼吸底物为葡萄糖，不考虑装置中微生物的影响） ，相关叙述正确的是（ ）A烧杯中盛放 NaHCO3 溶液，可用于测定一定光强下植物的净光合速率B在遮光条件下，烧杯中盛放 NaOH 溶液，可用于测定植物无氧呼吸的强度C烧杯中盛放清水，可用于测定一定光照强度下真光合速率D在遮光条件下，烧杯中盛放清水，可用于测定植物有氧呼吸的强度【解析】烧杯中盛放 NaHCO3溶液，NaHCO 3溶液可以为光合作用提供二氧化碳，消耗的氧气量则为植物的净
2、光合速率，故能用于测定一定光强下植物的净光合速率，A 正确；种子无氧呼吸不消耗氧气，产生的二氧化碳被 NaOH 溶液吸收，故在遮光条件下，烧杯率盛放NaOH 溶液，不可用于测定种子无氧呼吸强度；但有氧呼吸消耗氧气，产生的二氧化碳被NaOH 溶液吸收，故在遮光条件下，烧杯率盛放 NaOH 溶液，可用于测定种子有氧呼吸强度，B 错误；一定光照强度下，植物既能进行光合作用，又能进行呼吸作用，故烧杯中盛放清水，不能用于测定一定光照强度下真光合速率，C 错误；在遮光条件下植物能进行有氧呼吸，而有氧呼吸消耗的氧气量等于有氧呼吸产生的二氧化碳量，故烧杯中盛放清水，不能用于测定种子有氧呼吸的强度；但种子无氧呼
3、吸不消耗氧气，但会产生二氧化碳，故可以测定种子无氧呼吸速率，D 错误。【答案】A应用 2：黑白瓶法典例 2. 用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深 0.5m 处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的氧气含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处，一昼夜后取出玻璃瓶，分别测定两瓶中的氧气含量，结一果如下（不考虑化能合成作用） ，有关分析不合理的是（ ）2A丙瓶中浮游植物的细胞产生H的场所是细胞质基质和线粒体基质B在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为 1.1 mgC在一昼夜后，乙瓶水样的 pH 比丙瓶的低D在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量约为 1.8 mg【解析】丙瓶中浮游
4、植物的细胞只进行呼吸作用，产生H的场所有细胞质基质和线粒体基质，A 正确；由于丙为不透光的玻璃瓶，消耗的氧气可代表浮游植物的呼吸消耗，因此在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约=4.93.8=1.1mg，B 正确；乙瓶中由于进行光合作用使氧气增多，则二氧化碳减少，而丙瓶是消耗氧气释放二氧化碳，因此乙瓶水样的 pH 比丙瓶的高，C 错误；在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量约=净光合作用释放+呼吸作用消耗=5.64.9+1.1=1.8mg，D 正确【答案】C应用 3：半叶法典例 3. 某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，做了如图十一所示实验。在叶柄基部作环剥处理（仅限制叶片
5、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 1cm2的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片的叶绿体光合作用速率=（2y-z-x）/6g/（cm 2h）（不考虑取叶圆片后对叶片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（ ）A下午 4 时后将整个实验装置遮光 3 小时B下午 4 时后将整个实验装置遮光 6 小时 C下午 4 时后在阳光下照射 1 小时D晚上 8 时后在无光下放置 3 小时【解析】设光合速率为 m，呼吸速率为 n，则下午 4 时叶圆片的干重 yx6m6n，解得（mn）（yx)/6、mn（yx)/6。若 M 处理条件为光照 t 小时，则
6、zytmtn，解得 t（zy)/ （mn）6（zy)/ （yx), 不能求出光合速率只能算出光照时间。若 M 处理条件为黑暗 t 小时，则 zytn，解得 n（yz)/t，再将n（yz)/t 代入 mn（yx)/6 中，得到 m（yz)/t（yx)/6。已知测得叶片的叶绿体光合作用速率 m（2y-z-x）/6，得到等式：（2y-z-x）/6（yz)/t（yx)/6，解得 t6 小时。综上分析，B 正确。3【答案】B二、对点增分集训1下图表示测定金鱼藻光合作用强度的实验密闭装置，氧气传感器可监测 O2浓度的变化，下列有关叙述错误的是（ ）A该实验的目的是探究不同单色光对光合作用强度的影响B加入
7、NaHCO3溶液的主要目的是吸收呼吸作用释放的 CO2C拆去滤光片，单位时间内氧气传感器测到的 O2浓度高于单色光下 O2浓度D若将此装置放在黑暗处，可测定金鱼藻的呼吸作用强度【解析】从图示可知，实验自变量为不同的单色光，探究的是不同单色光对光合作用强度的影响。A 正确。密闭装置中加入 NaHCO3溶液是为金鱼藻光合作用提供 CO2的。B 错误。复合光照下产生的 O2量是 7 种单色光照下产生的 O2量之和，比单色光照下的 O2量多。C 正确。此装置放在黑暗处，用 NaOH 溶液代替 NaHCO3溶液，可测定金鱼藻的呼吸作用强度。D 正确。【答案】B2为探究光照强度与光合作用的关系，某兴趣小组
8、将西红柿植株置于密闭装置中进行了相关实验。结果如下表所示：组别 温度() 实验光照强度占自然光照 强度的百分比(%) 开始时的 CO2浓度(%) 12h 后的 CO2浓度(%)1 25 0 035 03682 25 20 035 03063 25 40 035 02894 25 60 035 02825 25 80 035 02806 25 100 035 0279根据上表分析，下列叙述错误的是（ ）A实验的自变量是光照强度的变化，因变量是 CO2浓度的变化B通过表中实验结果可知该植株在实验条件下的呼吸速率和净光合速率C若将第 6 组植株突然移至第 4 组条件下，短时间内细胞中的 C5将减少4
9、D通过上述实验，可以得出西红柿生长的最佳光照强度是第 6 组的光照强度【解析】分析表中信息可知：实验的自变量是光照强度的变化，因变量是 CO2浓度的变化，A 正确；1 组无光照，实验结果所示的 CO2浓度的变化反映的是呼吸速率，26 组给予不同强度的光照，西红柿植株的光合作用与呼吸作用都能进行，实验结果所示的 CO2浓度的变化反映的是净光合速率，B 正确；若将第 6 组植株突然移至第 4 组条件下，因光照强度减弱，光反应也减弱，生成的 ATP 和H减少，导致暗反应中 C3的还原减弱，生成的 C5减少，而短时间内 CO2和 C5结合形成 C3的固定过程仍在进行，所以短时间内细胞中的 C5将减少，
10、C 正确；因缺乏光照强度高于第 6 组的实验数据，因此通过上述实验，不能得出“西红柿生长的最佳光照强度是第 6 组的光照强度”的结论，D 错误。【答案】D3取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器将叶片打出若干圆片，圆片平均分成甲、乙、丙三组。甲组立即烘干处理并测得圆片干重为 A，乙组保持湿润且置于一个黑暗密闭装置内，丙组保持湿润且置于一个密闭装置内并给予适宜强度的光照。乙组和丙组其他条件一致，一小时后，测得乙装置内圆片干重为 B，丙装置内圆片干重为 C。下列叙述正确的是( )ACA 为圆片叶肉细胞一小时内的真正光合速率BCB 为圆片叶肉细胞一小时内的净光合速率CAB 为圆片叶肉细胞一小时内
11、的呼吸速率D实验过程中，乙组圆片叶肉细胞呼吸速率保持恒定【解析】B 组在黑暗条件下不能进行光合作用， A-B 是呼吸作用，C 正确。丙组有光照，能进行光合作用，一小时后 C-A 是净光合作用速率，A 错误。净光合作用加呼吸作用速率即 C-B 是真光合作用速率，B 错误。实验过程中，乙组是在无氧条件下，有氧呼吸速率会逐渐下降，无氧呼吸速率会增加，D 错误。【答案】C4将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响（其余的实验条件都是理想的） ，实验以 CO2的吸收量与释放量为指标。实验结果如下表所示：下列对该表数据分析正确的是（ ）A昼夜不停地光照，温度在 35时该植物不能
12、生长B每天交替进行 12 小时光照、12 小时黑暗，温度均保持在 20的条件下，该植物积累的有机物最多C昼夜不停地光照，该植物生长的最适宜温度是 305D每天交替进行 12 小时光照、12 小时黑暗，温度在 30时，该植物积累的有机物是温度在 10时的 2 倍【解析】温度在 35时净光合速率为 3.00mg/h 的二氧化碳，昼夜不停地光照，该植物能生长，A 错误；每天交替进行 12 小时光照、12 小时黑暗，温度均保持在 20的条件下，该植物积累的有机物是 12（3.25-1.5）=21，而温度保持在其他的条件下，该植物积累的有机物均小于该值，B 正确；昼液不停的光照，20和 25时 CO2的
13、吸收量都为 3.75，故该植物生长的最适温度应该介于二者之间，C 错误；每天交替进行 12 小时光照、12 小时黑暗，温度在 10该植物积累的有机物是 12（1.75-0.75）=12，温度在 30该植物积累的有机物是 12（3.5-3.0）=6，所以温度在 10该植物积累的有机物是温度在 30时的 2 倍，D 错误。【答案】B5现采用如图所示方法测定植物叶片光合作用强度，将对称叶片的一半遮光（A） ，另一半不遮光（B） ，并采用适当的方法阻止 A、B 间物质和能量的转移。在适宜光照和温度下照射一段时间，在 A、B 中截取对应部分相等面积的叶片，烘干称重，分别记作 m1和 m2，单位mg/（d
14、m 2h） 。下列说法正确的是（ ）A （m 2m1）表示 B 叶片被截取的部分在光照时间内有机物的积累量B该方法在未测出呼吸作用强度的条件下，能测出实际光合作用的强度Cm 2表示被截取的部分在光照时间内净光合作用的大小Dm 1表示被截取的部分在光照时间内呼吸作用的大小【解析】 （m 2-m1）表示 B 叶片被截取的部分在光照时间内有机物的合成量，而不是积累量，A 错误；假设原来半片叶重为 m0，则 m0-m1=呼吸作用，m 2-m0为光照下的净光合作用。所以，实际光合作用速度=净光合作用速度+呼吸作用速度=m 2-m0+m0-m1=m2-m1，B 正确；m 2表示被截取的部分（B 部分）干重
15、，不能代表净光合作用的大小，C 错误；m 1表示被截取的部分（A 部分）干重，不能代表在光照时间内呼吸作用的大小，D 错误。【答案】B6从经过饥饿处理的植物的同一叶片上陆续取下面积相同的叶圆片（见下图） ，称其重量。在不考虑叶片内有机物向其他部位转移的情况下进行分析，其中错误的是（ ）6A叶圆片 y 比叶圆片 x 重B （y-x）g 可代表从上午 10 时到下午 4 时光合作用中有机物的净增加量C假使全天温度保持不变，则从上午 10 时到下午 4 时，一个叶圆片制造的有机物为（2y-x-z）gD在下午 4 时至晚上 10 时这段时间内，呼吸作用的速率可表示为（y-z）g/h【解析】y 进行了光
16、合作用，比在饥饿处理下的叶片多积累了一些有机物，因此 y 比 x 重，A 正确；（y-x）g 可代表从上午 10 点到下午 4 点光合作用中有机物的净增加量，B 正确；（y-x）g 可代表从上午 10 到下午 4 时光合作用中有机物的净增加量， （y-z）g 表示这 6 个小时呼吸消耗的有机物的量，所以从上午 10 到下午 4 时，一个圆片制造的有机物=6 小时内有机物的净增加量+6 小时呼吸消耗的=（y-x）+（y-z）=2y-x-z。C 正确；下午 4 时到晚上 10 时，都在黑暗中，植物叶片只进行呼吸作用， （y-z）g 表示这 6 个小时呼吸消耗的有机物的量，所以呼吸速率为（y-z）/
17、6，D 错误。【答案】D7为了提高大棚草莓的经济效益，科研人员对温室栽种的草莓进行了相关研究。选取草莓植株放在密闭透明的玻璃罩内并将装置置于户外。回答下列问题：（1）若用该装置来测定草莓的呼吸速率需要在_条件进行；要进一步测定其有机物的制造量，还需要_的条件下使用该装置。（2）若用该装置来测定草莓的有机物的积累量，打开活塞开关，使 U 形管两侧液面如图所示，关闭活塞，然后置于光下。观察 U 形管 A 侧液面_(填“升高” 、 “下降”或“不变” ） ，在 A 侧液面变化的过程中叶肉细胞间的 CO2浓度/环境 CO2浓度值将_（填“增大” 、 “减小”或“不变” ） ，C 3含量_。（3）若装置
18、内换成叶幼嫩、新叶没有完全舒张的植株后，放在同样的光照条件下，A 侧液面读数_，从光合作用光反应角度分析是由于_。【解析】实验装置中，如果烧杯中放置二氧化碳缓冲液，并且提供光照，该缓冲液可以为7光合作用提供稳定的二氧化碳来源，此时装置中变化的气体是氧气，因此左侧的水柱高度能够表示净光合速率强度；如果烧杯中放置 NaOH 溶液，并且提供黑暗条件，由于该溶液可以吸收装置中的二氧化碳，因此变化的气体量仍为氧气量，此时该值可以表示呼吸速率。（1）测定呼吸作用要排除光照的影响，故需要将该装置黑暗或遮光处理，同时还需要加入氢氧化钠溶液吸收呼吸作用产生的 CO2。若进一步测定其有机物的制造量，需要光照和二氧
19、化碳作为光合作用的反应物，因此还需要光下、CO 2缓冲液的条件下使用该装置。 （2）根据题意分析，该条件下草莓的光合作用大于呼吸作用，而产生的氧气量使得装置内气体量增加，所以 B 侧液面下降，A 侧液面升高；由于光合作用产生的氧气多，使得容器内的二氧化碳降低，所以叶肉细胞间的 CO2浓度/环境 CO2浓度值将升高，三碳化合物的量降低。（3）若装置内换成叶幼嫩、新叶没有完全舒张的植株后，放在同样的光照条件下，由于幼叶呈折叠状，吸收光能少、光合色素含量少，导致植物的光合作用降低，所以 A 侧液面读数变小。【答案】 （1）黑暗、NaOH 溶液 光下、CO 2缓冲液 （2）升高 增大 减少 （3）变小
20、 幼叶呈折叠状，吸收光能少、光合色素含量少8为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了 A、B、C、D 四组实验。每组处理的总时长相同，光照与黑暗处理情况见下图所示（A、B、C 三组光照与黑暗处理总时长相同） 。结果是 A 组光合作用产物的相对含量为50%；B 组光合作用产物的相对含量为 M%；C 组光合作用产物的相对含量为 94%；D 组光合作用产物的相对含量为 l00%。请回答下列问题：（l）光照期间，能进行_（填“光反应”或“暗反应”或“光反应和暗反应” ） 。光下产生的_用于 C3的还原。（2）四组实验中，实验的自变量是_，实验组是_组。（3）
21、B 组的结果中 M 对应数字应为_（填“小于 50”或“大于 50 小于 94”或“大于 94”） 。（4）可以判断，单位光照时间内，C 组植物合成有机物的量高于 D 组，依据是_。【解析】 （1）光反应需要光照，必须有光才能进行，暗反应不需要光照，有没有光都可以进行，所以光照期间，能进行光反应和暗反应。光下产生的H和 ATP 用于三碳化合物的还8原。 （2）本实验自变量是光照和黑暗交替频率，在四组实验中，对照组是 D 组。 （3）B 组的结果 M 对应数字应为大于 50 小于 94。 （4）C 组的光照时间为 67.5s，D 组光照时间为135s，即 C 组只用了 D 组一半的光照时间，但光
22、合产物的相对含量却是 D 组的 94%，由此可推知 C 组合成的有机物量高于 D 组合成的有机物量。【答案】 （1）光反应和暗反应 H和 ATP（2）光照和黑暗交替频率（不同光照时间处理） ABC（3）大于 50 小于 94（4）C 组只用了 D 组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是 D 组的 94%9取生长旺盛的绿叶，用直径为 1 cm 打孔器打出小圆片若干(注意避开大叶脉)，抽出小叶圆片内的气体，并在黑暗处用清水处理使小叶圆片细胞间隙充满水，然后平均分装到盛有等量的不同浓度的富含 CO2溶液的小烧杯中，置于光照强度和温度恒定且适宜的条件下，测得各组小叶圆片上浮至液面所需平均时间，
23、将记录结果绘制成曲线如图 1。（1）该实验的目的是_。（2）与 a 浓度相比，b 浓度 CO2时小叶圆片叶肉细胞的类囊体薄膜上H的生成速率_（填“快”“相等”或“慢”），此时小叶圆片的叶肉细胞中能产生 ATP 的细胞器有_。（3）当 CO2浓度大于 c 时，随着 CO2浓度的增大，小叶圆片中有机物的积累速率_（填“加快”“不变”或“减慢”）。（4）另取若干相同的小叶圆片分别置于温度保持相同且适宜，溶液 CO2浓度为 a 的小烧杯中，选用 40 W 的台灯作为光源，通过改变光源与小烧杯之间的距离进行实验，根据实验结果绘制成图 2 曲线( X10， X 是光源与小烧杯的距离)。限制 AB 段净光合
24、速率的主要外界因素是_，C 点的含义是 。【解析】（1）由图 1 可以分析出，实验的目的是探究二氧化碳浓度对光合作用速率的影响。（2）二氧化碳浓度 b 浓度大于 a 浓度，b 浓度时叶肉细胞生成的 C3增多，消耗的H增多，则H的生成速率增加。此时叶肉细胞中既可进行呼吸作用也可进行光合作用，所以能产生ATP 的细胞器有叶绿体和线粒体。（3）当 CO2浓度大于 c 时，随着 CO2浓度的增大，可从图 1 中看出光合作用减弱，所以有机物的积累速率减慢。（4）限制 AB 段净光合速率的主要外界因素是 CO2浓度，此时光强不是限制光合作用的因素。C 点氧气的释放速率为 0，表9示净光合作用速率为 0，此时光合作用速率和呼吸作用速率相等。【答案】（1）探究二氧化碳浓度对光合作用速率的影响（2）快 叶绿体、线粒体（3）减慢（4）CO 2浓度 小叶圆片光合作用速率等于呼吸作用速率(净光合作用速率为零)
