2012高考生物二轮复习专题质量检测
专题五 影响光合作用和细胞呼吸的因素及应用
一、选择题
1．炎热夏季中午，因失水过多会导致植物气孔关闭，此时叶肉细胞( )
A．三碳化合物含量上升
B．光反应产物不能满足暗反应的需求
C．有机物积累速率明显下降
D．叶绿体基质中ADP含量增加
解析：炎热夏季中午，因失水过多会导致植物气孔关闭，此时叶肉细胞中二氧化碳的浓度减小，这时二氧化碳的固定减弱，三碳化合物含量下降；这时光反应正常进行，ATP和[H]的量没有变，光反应产物相对过剩，ATP的利用减少，叶绿体基质中ADP含量减少。
答案：C
2．(2011·郑州二模)某地区天气晴朗时，中午12时的光照最强烈，测得大田小麦植株上部叶片光合作用在上午11时左右时速率最高，而下部叶片在中午12时左右时速率最高。以下对限制小麦光合作用的主要外部因素的分析，不正确的是( )
A．11时之前，光照是全部叶片的限制因素
B．11时至12时之间，上部叶片的限制因素是光照，下部的是二氧化碳
C．12时之后，光照将成为下部叶片的限制因素
D．12时，上部叶片的限制因素是二氧化碳
解析：上部叶片接受的光照较下部强。由题意知：11时上部叶片达到最大光合速率，说明11时前，限制全部叶片光合速率的主要因素是光强；12时光强达到最强，下部叶片达到最大光合速率，说明12时前光强仍是限制下部叶片光合速率的主要因素。此时限制上部叶片光合速率的主要因素是CO2浓度；12时后光强渐弱，光强成为限制下部叶片光合速率的主要因素。
答案：B
3.右图曲线Ⅰ表示黄豆在适宜温度、CO2浓度为0.03%的环境中光合作用速率与光照强度的关系。在y点时改变某条件，结果发生了如曲线Ⅱ的变化。下列分析合理的是( )
A．与y点相比较，x点时叶绿体中C3化合物含量低
B．在y点时，适当升高温度可导致曲线由Ⅰ变为Ⅱ
C．制约x点时光合作用的因素主要是叶绿体中色素的含量
D．制约z点时光合作用的因素可能是二氧化碳浓度
解析：x点时，光照强度较弱，光反应提供的[H]和ATP较少，C3化合物的浓度较y点时高；题目中提到已是在适宜温度下，如果再提高温度，会降低光合作用速率；制约x点的光合作用因素主要是光照强度；在适宜温度下和同等光照强度条件下，提高CO2浓度可大幅度提高光合作用速率。
答案：D
4．(2011·苏州检测)(多选)某种铁线莲的根茎可作中药，有重要经济价值。下表为不同遮光处理对其光合作用影响的结果，相关叙述正确的是( )
遮光比例(%)
叶绿素a/b
叶绿素含量(mg/g)
净光合速率(μmol·m－2· s－1)
植株干重(g)
0
4.8
2.1
8.0
7.5
10
5.3
2.3
9.6
9.9
30
5.2
2.4
8.9
9.2
50
4.4
2.6
5.2
7.2
70
4.1
2.9
2.7
4.8
90
3.3
3.0
0
3.2
A．适当的遮光处理，可提高其干重
B．叶绿素含量与净光合速率呈正相关
C．叶绿素 a/b 可作为其利用弱光能力的判断指标
D．遮光 90% 时，铁线莲不进行光合作用
解析：从表中可见，遮光比例为10%时，植株干重为9.9 g，比遮光比例为0%时的植株干重重，A项正确；由表中数据可得，随着遮光比例的增加，叶绿素的含量增加，但净光合速率先增大，然后又逐渐减小，B项错误；分析表中叶绿素a/b的值，与净光合速率呈正相关，故其可作为铁线莲利用弱光能力的判断指标，C项正确；遮光90%时净光合速率为0%，但植株仍进行光合作用，只是光合速率等于呼吸速率，D项错误。
答案：AC
5．(2011·福建高考)下图是夏季晴朗的白天，玉米和花生净光合速率(单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)的变化曲线，下列叙述错误的是( )
A．在9∶30～11∶00之间，花生净光合速率下降的原因是暗反应过程减缓
B．在11∶00～12∶30之间，花生的单位叶面积有机物积累量比玉米的多
C．在17∶00时，玉米和花生的单位叶面积释放O2速率相同
D．在18∶30时，玉米既能进行光反应，也能进行暗反应
解析：在9∶30～1∶30之间，随光照的增强，花生的蒸腾作用也在加强，而为了减少水分的散失，植物的气孔关闭，因此进入花生细胞内的CO2的量减少，所以暗反应过程减缓，A正确。从图中可以看出，在11∶00～12∶30之间 ，花生的单位叶面积的净光合速率呈上升趋势，而玉米的单位叶面积的净光合速率呈下降趋势，但又从图中可以看出玉米的单位叶面积的净光合速率比花生的大，而净光合速率对应的有机物的量就是单位时间单位叶面积里有机物的积累量，B错误。在17∶00时，玉米和花生的净光合速率相等，而这时O2的释放量是净释放量，所以在17∶00时玉米和花生单位叶面积释放O2的速率相同，C正确。在18∶30时，玉米的净光合速率是零，说明此时光合作用和呼吸作用的速率相等，因此这时玉米既能进行光反应，也能进行暗反应，D正确。
答案：B
6．下图是外界条件对植物细胞呼吸速率的影响曲线图。以下分析不正确的是( )
A．从甲图中可知，细胞呼吸最旺盛时的温度对应B点。AB段可说明在一定的温度范围内，随着温度升高，细胞呼吸加快
B．乙图中曲线Ⅰ表示无氧呼吸类型，曲线Ⅱ表示有氧呼吸类型
C．如果乙图中曲线Ⅰ描述的是水稻根细胞的呼吸，那么在DE段根细胞内积累的物质是乳酸
D．曲线Ⅱ表示的生理过程所利用的有机物主要是葡萄糖
解析：甲图表示温度对呼吸作用的影响，B点对应的温度是呼吸最适温度，乙图中曲线Ⅰ表示无氧呼吸类型，曲线Ⅱ表示有氧呼吸类型，在DE段无氧呼吸随O2浓度的增加逐渐减弱，但还是有无氧呼吸，积累的物质是酒精，随O2浓度增加CO2逐渐增加，且二者的量几乎相等，说明呼吸底物主要是葡萄糖。
答案：C
7．下图1表示夏天某一晴天一昼夜中某棉花植株CO2的吸收和释放曲线；图2表示该棉花叶肉细胞两种细胞器的四种生理活动状态。则图1中时间a、b、c、d依次发生了图2所示的哪项生理活动( )
A．①②③④ B．④③②①
C．③④①② D．③②④①
解析：分析图1可知，a点只有呼吸作用，b点呼吸作用大于光合作用，c点呼吸作用等于光合作用，d点光合作用大于呼吸作用；图2中①光合作用大于呼吸作用，②为光合作用等于呼吸作用，③为光合作用小于呼吸作用，④为只有呼吸作用，所以选B。
答案：B
8.(2011·温州八校联考)下图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述正确的是( )
A．氧浓度为a时细胞呼吸最弱
B．氧浓度为b时，无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的3倍
C．氧浓度为c时，有氧呼吸强度与无氧呼吸相等
D．氧浓度为d时，该器官只进行有氧呼吸
解析：据图可知，CO2的释放量在氧气浓度为c点时最少，因此c点时细胞呼吸最弱。氧气浓度为b时，氧气的吸收量为3，CO2的释放量为8，计算可知无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍。氧浓度为c时，有氧呼吸强度与无氧呼吸不相等，此时O2的吸收量为4，CO2的释放量为6，计算可知无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的1.5倍。氧气浓度为d点，氧气的吸收量与二氧化碳的释放量相等，说明只进行有氧呼吸，无氧呼吸被完全抑制。
答案：D
9．(2011·上海高考)将等量甲、乙两种植物的不同器官在不同颜色的光下照8小时，测得的数据见表。据表分析，决定光合作用是否发生的因素是( )
植物
器官
光的颜色
温度
O2增加量
甲
叶
红
22℃
120 mL
甲
叶
绿
22℃
15 mL
甲
根
红
22℃
0 mL
乙
叶
红
22℃
80 mL
乙
叶
绿
22℃
10 mL
A.植物种类 B．光的颜色
C．温度 D．植物器官
解析：由表中信息可知，除根以外，其余各组实验均有O2的产生，说明决定光合作用是否发生的因素为植物器官。
答案：D
10．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)，你认为不可能出现的是( )
A．甲、乙装置水滴都左移
B．甲、乙装置水滴都右移
C．甲装置水滴不动，乙装置水滴左移
D．甲装置水滴右移，乙装置水滴左移
解析：由甲图中的信息可知，在光照条件下，甲图中水滴的移动与植物进行光合作用释放的氧气和呼吸作用吸收的氧气有关，当光合作用强度大于呼吸作用强度时，水滴右移，当两者相等时，水滴不动，当光合作用强度小于呼吸作用强度时，水滴左移；无光照条件下，甲图的水滴的移动只与植物进行呼吸作用吸收的氧气有关，因而左移；对于乙图，水滴的移动只与动物的呼吸作用吸收的氧气有关，因而不可能右移。
答案：B
二、非选择题
11.(2011·新课标全国卷)在光照等适宜条件下，将培养在 CO2 浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3化合物和 C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如右上图。回答问题：
(1)图中物质A是________(C3化合物、C5化合物)。
(2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是_____________；
将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是____________________________________________________________。
(3)若使该植物继续处于 CO2 浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3化合物和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的________(低、高)。
(4)CO2 浓度为 0.003% 时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比 CO2 浓度为1%时的________(高、低)，其原因是________________________________________。
解析：(1)CO2浓度降低时，C3化合物的产生减少而消耗不变，故C3化合物的含量降低，与物质A的变化趋势一致；而C5化合物的产生不变却消耗减少，故C5化合物的含量增加，与物质B的变化趋势一致。(2)在正常情况下，1 mol CO2与1 mol C5化合物结合形成2 mol C3，即C3化合物的分子数是C5化合物的2倍。CO2浓度迅速下降后，C5化合物的产生不变却消耗减少，故C5化合物的浓度升高。(3)在达到相对稳定时，C3化合物的含量是C5化合物含量的2倍。(4)CO2 浓度较低时，暗反应强度低，需要的[H]和ATP的量少，故在较低的光照强度时就能达到此CO2浓度时的最大光合速率。
答案：(1)C3化合物
(2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3化合物和C5化合物的含量稳定．根据暗反应的特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍 当CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物积累
(3)高
(4)低 CO2 浓度低时，暗反应的强度低，所需ATP和[H]少
12．(2011·郑州二模)对农作物光合作用和呼吸作用的研究，可以指导我们的农业生产。下面是某研究小组以番茄为材料所做的相关实验及其结果，请回答相关问题。
(1)由甲图可推知，与P点相比，Q点限制单株光合强度的外界因素是________________(写出两种)，甲实验给我们的启示是，在栽培农作物时要注意________________________。
(2)种植番茄的密闭大棚内一昼夜空气中的CO2含量变化如图乙所示。C～F段，叶绿体内ADP含量最高的部位是________，叶绿体内O2的含量将________，一昼夜内植株是否显示生长现象？并说明理由________________________________。乙图给我们的启示是，在密闭大棚种植作物时要注意____________________________。
(3)将对称叶片左侧遮光右侧曝光(如图丙)，并采用适当的方法阻止两部分之间的物质和能量的转移。在适宜光照下照射12小时后，从两侧截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为a和b(单位：g)。则b－a所代表的是___________________________________。
(4)装置丁(如图)可用来探究光照强度对光合作用强度的影响。根据该图的材料及设置，可以确定该实验的因变量应该是________________，而自变量可以是________；无关变量有________________________________________________________(写出两种)。
解析：(1)随种植密度增大，田间的通风、透光条件都变差，故与P点比，限制Q点光合作用强度的外界因素是光强、CO2浓度。(2)植物进行光合作用过程中，ATP在叶绿体基质中被消耗，故在叶绿体基质中ADP含量最高。因大棚密闭，总碳量不变，经过一昼夜，棚内CO2含量降低，则有机物含量增加。(3)照光与不照光部分的生理过程中的差别是光合作用是否进行，故右(总光合作用与呼吸作用)—左(呼吸作用)＝总光合作用。(4)该实验的自变量是光强，因变量应该是反映光合作用强度的指标——上浮叶片的数量，而影响光合作用强度的其他因素都是无关变量。
答案：(1)光照、CO2浓度 合理密植
(2)叶绿体基质 逐渐升高 生长 因为一昼夜内大棚内的CO2浓度有所下降，说明光合作用产生的有机物有积累 经常补充CO2
(3)12小时内右侧截取部分光合作用制造的有机物总量
(4)单位时间上浮叶片的数量 光照强度(台灯与烧杯的距离) 温度、清水的量、CO2的含量等
13．黑藻是常见的水生高等植物，其叶片中含有丰富的叶绿体，为探究环境因素对黑藻光合作用强度的影响，有人设计并进行了下列实验，并将测得的光合作用释放的O2体积(mL)记录在表格中。
组别
次数
1
2
3
4
50 W
100 W
200 W
400 W
第一次
5.0
12.0
21.0
19.2
第二次
5.3
11.5
20.0
18.5
第三次
5.0
12.0
20.0
19.0
实验材料和用具：100 mL量筒，50 W、100 W、200 W和400 W的台灯，冷开水，NaHCO3，新鲜黑藻等。
实验步骤：(1)准备4套如图所示的装置，编号为1～4。在瓶中各加入约500 mL质量浓度为0.01 g/mL的NaHCO3溶液后用冷开水充满。
(2)取4等份长势相同的黑藻分别放入1～4号装置。
(3)___________________________________________________________________，
30 min后停止光照，__________________________________________________。
以上实验重复3次，实验结果如表所示。
实验分析：(1)该实验的自变量是________，无关变量是________。
(2)根据装置图，表中的实验数据是如何读出的？_____________________________
________________________________________________________________________。
(3)表中测得的O2量并非光合作用实际产生的O2量，其原因是___________________。
(4)对表中数据进行分析并得出结论：________________________。
(5)若想确定黑藻生长的最适光照强度，请在本实验的基础上写出进一步探究的实验思路：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)若借助如图所示装置，利用溶氧量变化来测定黑藻叶片光合速率(温度处于光合作用最适值)，则黑藻叶片放入反应杯前需抽空叶肉细胞间隙内的气体，目的是________________；随着测试时间的延长，叶片的光合速率逐渐下降，原因是密闭的反应杯中________________；若提高恒温水浴的温度，则光合速率________；若将光源远离反应杯，则光合速率________；该法同样可用于叶片呼吸强度的测定，需对反应杯________________________。
解析：本题是较为典型的“光合作用与细胞呼吸实验分析题”。根据实验结果记录表和已提供的实验步骤，可以推导出缺少的实验操作。从实验目的“探究环境因素对黑藻光合作用强度的影响”和4套装置处理条件的比较可以看出，该实验的自变量是光照强度；根据单一变量原则，其他影响光合作用的因素都是无关变量。根据装置图和题干中“测得的光合作用释放的O2体积(mL)记录在表格中”的描述可知，表中的实验数据是通过读取量筒中收集到的水的体积获得的。由于活细胞时刻都在进行细胞呼吸，而有氧呼吸会吸收O2，因此，实验中测得的O2量是光合作用与细胞呼吸共同作用的结果，并非光合作用实际产生的O2量。表中数据体现了自变量(光照强度)和因变量(光合作用强度)的关系，结合数据进行分析得出结论：在一定范围内随着光照强度的升高，光合作用强度也随之升高。若想得知自变量对因变量更为准确的影响，需要缩小自变量具体数值间的梯度。第(6)问中的装置测定的是水中溶氧量，因此测定黑藻叶片光合速率时，黑藻叶片放入反应杯前需抽空叶肉细胞间隙内气体，以排除原有O2对实验的干扰；密闭环境条件下，气体不能及时与外界环境进行更新，CO2含量因光合作用强于有氧呼吸而逐渐减少，会导致叶片的光合速率逐渐下降；原有温度为光合作用最适值，若提高恒温水浴温度，光合速率会因酶的活性降低而下降；将光源远离反应杯，光照强度会减弱，光合速率也会下降；细胞呼吸不需要光，无光条件下植物不发生光合作用，因此，若要测定叶片的呼吸强度，需要对反应杯遮光处理。
答案：实验步骤：(3)将4套装置放入暗室中，分别用50 W、100 W、200 W和400 W的台灯等距离照射1～4号装置 测定光合作用释放的O2体积(mL)
实验分析：
(1)光照强度 CO2含量(或NaHCO3溶液的量及浓度)、温度、pH、光照时间、黑藻量等(至少答出两项)
(2)读取量筒中收集到的水的体积
(3)黑藻自身的呼吸作用会消耗O2
(4)在一定范围内随着光照强度的升高，光合作用的强度也随之升高
(5)缩小光照强度梯度，在100～400 W范围内设置更多组进行实验
(6)排除原有气体对实验结果的干扰 CO2含量不足 下降 下降 进行黑暗处理
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