题型03 光合作用与细胞呼吸的实验设计与分析-备战2021年高考生物热点题型提分策略

题型03 光合作用与细胞呼吸的实验设计与分析 光合作用与细胞呼吸实验设计的常用方法 （1）装置图法测定光合与呼吸 ①呼吸速率和净光合速率的测定方法(如下图) ②真正光合速率的计算 真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 （2）“黑白瓶法”测定光合与呼吸 用黑瓶(无光照的一组)测得的为呼吸作用强度值，用白瓶(有光照的一组)测得的为净光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。 （3）“半叶法”测定光合与呼吸 本方法又叫半叶称重法，即检测单位时间、单位叶面积干物质产生总量，常用于大田农作物的光合速率测定。 （4）“梯度法”探究光合与呼吸 用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度装置，可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。 特别提醒　实验设计中的相关注意事项 （1）变量的控制手段，如光照强度的大小可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制，不同温度可用不同恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。 （2）对照原则的应用，不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照。 （3）无论哪种装置，在光下测得的数值均为“表观(净)光合作用强度值”。 1．某生物小组利用图1装置在光合作用最适温度（25 ℃）下培养某植株幼苗，通过测定不同时段密闭玻璃罩内幼苗的O2释放速率来测量光合速率，结果如图2所示，以下说法错误的是（　　） A．若用缺镁的完全培养液培养一段时间，光合作用的光反应减弱，暗反应也减弱 B．曲线中t1~t4时段，玻璃罩内 CO2浓度最高点和最低点依次是t1和t4 C．t4时补充 CO2短时间内叶绿体内 C3的含量将增多 D．若t4时玻璃罩内O2的量比t0时增加了128 mg，则此阶段植株积累葡萄糖的量为120mg 【答案】B 【分析】 结合题意和装置图分析，由于整个实验都是在最适温度（25℃）下测定的不同时段密闭玻璃罩内番茄幼苗的O2释放速率，所以对于得到的曲线图2来说，黑暗阶段（t0-t1）氧气的负释放速率实际含义是幼苗的呼吸速率；充足光照阶段（t1-t4），氧气释放速率先增大后减小，这实际代表幼苗净光合速率先增后减，原因是密闭罩内CO2开始充足，后来逐渐减少而限制了光合作用；在补充CO2之后（t4-t5），幼苗净光合作用速率再次逐渐增大。 【详解】 A、镁是合成叶绿素的必需元素，所以用缺镁的完全培养液培养一段时间，叶肉细胞内叶绿素合成减少，光反应因色素分子吸收的光能减少而减弱，产生的NADPH和ATP减少，暗反应也随之减弱，则光合速率会下降，A正确； B、分析图乙可知：纵坐标O2释放速率表示净光合速率，而净光合速率=实际光合速率-呼吸速率，据此可判断，在t1～t2时段，O2释放速率小于零，说明实际光合速率小于呼吸速率，玻璃罩内CO2浓度不断升高，在t2时刻达到最高点；在t2～t4时段，O2释放速率大于零，说明实际光合速率大于呼吸速率，玻璃罩内CO2浓度不断降低，在t4时刻达到最低点，B错误； C、t4时补充CO2，导致暗反应阶段中的CO2固定过程加快，短时间内叶绿体内C3的含量将增多，C正确； D、若t4时玻璃罩内O2的量比t0时增加了128 mg，依据有氧呼吸反应式（1C6H12O6-6O2）将其换算为葡萄糖的积累量，设此阶段植株积累葡萄糖的量为x mg，则有128：（6×32）=180：x，解得x=120，故此阶段植株积累葡萄糖的量为120mg，D正确。 故选B。 2．加那利海枣是一种棕榈科植物，如图为某研究小组在夏季水分充足的晴朗天气下测得的加那利海枣24小时内光合速率的变化情况，下列有关曲线的描述错误的是（ ） A．曲线a表示总光合速率，曲线b表示净光合速率 B．14：00以后曲线a、b均下降的原因是光照强度减弱 C．10：00～12：00该植物的呼吸速率降低 D．大约18：00时有机物积累量最大 【答案】C 【分析】 光合作用速率通常是指单位时间、单位叶面积的CO2吸收量或O2的释放量，也可用单位时间、单位叶面积上的干物质积累量来表示。总光合速率=真光合速率，净光合速率=实际光合速率。净光合速率是指光合作用消耗二氧化碳的速率减去呼吸作用产生二氧化碳的速率（即净光合作用是指单位时间吸收的二氧化碳），总光合速率是指光合作用消耗二氧化碳的速率，净光合速率=总光合速率-呼吸速率。 【详解】 A、分析坐标曲线可知，a曲线表示二氧化碳的消耗量，此指标可以代表总光合作用强度，b曲线表示的是CO2吸收量，即代表的是净光合作用强度，A正确； B、14:00以后a、b均下降的原因是因为随着时间推移，光照强度减弱导致光反应减弱，进而影响暗反应中二氧化碳的利用，B正确； C、10:00以后图中曲线b吸收CO2速率下降，但是二氧化碳的消耗