第3单元 第18讲 光合速率和呼吸速率的综合分析（教师用书Word）-【正禾一本通】2026年新高考生物高三一轮总复习高效讲义（人教版 不定项）

该高中生物学讲义聚焦光合速率与呼吸速率综合分析核心考点，涵盖速率关系辨析、测定方法及曲线分析，按“概念—计算—实验—应用”逻辑架构知识体系。通过考点梳理（如总光合=净光合+呼吸速率公式推导）、方法指导（液滴移动法等实验操作）、真题训练（2024年模拟题及高考题），帮助学生突破难点，体现复习系统性与针对性。 资料以物质与能量观为统领，融入科学思维与探究实践。如“液滴移动法”教学中，设计对照实验校正物理误差，培养实验设计能力；设置基础单选、综合多选及高考真题分层练习，确保高效突破。助力学生构建解题模型，提升应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

第18讲　光合速率和呼吸速率的综合分析 【课标要求】说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。 题型1　总光合速率、净光合速率和呼吸速率 1.微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系 2.深度解读总光合速率、净光合速率与呼吸速率的关系 (1)若图1的实验对象是离体的叶肉细胞，则图2中的甲图对应的是图1中的A点，乙图对应图1中的AB段(不含A、B两点)，丙图对应图1中的B点以后(不含B点)，丁图对应图1中的B点。 (2)若图1的实验对象是叶片或者植株，则图1中的A点、B点、C点分别对应图2中的甲图、丙图和丙图。 (3)若实验对象是离体的叶绿体，则图1不能(填“能”或“不能”)表示光照强度对其光合速率的影响，原因是叶绿体不能进行细胞呼吸，因此光照强度为0时其CO2吸收量应为0，光照强度大于0时其CO2吸收量应大于0。 3.计算公式：总(真正)光合速率＝净光合速率＋呼吸速率 (1)光合作用消耗的CO2量＝从环境中吸收的CO2量＋呼吸释放的CO2量 (2)光合作用产生的O2量＝释放到环境中的O2量＋呼吸作用消耗的O2量 【对点练】1.(2024·江西南昌模拟)如图表示某绿色植物在15 ℃和25 ℃条件下，光照强度和氧气释放速率的关系。下列说法错误的是(　　) A.当光照强度等于0时，该植物在25 ℃时比15 ℃多吸收氧气10 mL/h B.当光照强度等于5 klx时，该植物在两种温度下制造有机物的量相等 C.当光照强度小于5 klx时，适当降低温度有利于温室内该植物的增产 D.当光照强度大于8 klx时，15 ℃下该植物光合作用的制约因素主要是二氧化碳浓度等 解析：选B。当光照强度等于0时，植物只能进行细胞呼吸，分析题图可知，该植物在25 ℃时比15 ℃多吸收氧气10 mL/h，A正确；当光照强度等于5 klx时，该植物在两种温度下有机物的积累速率相等，但25 ℃时比15 ℃时的呼吸速率大，故25 ℃时比15 ℃的有机物制造量大，B错误；当光照强度小于5 klx时，该植物在15 ℃有机物的积累速率大于25 ℃，所以适当降低温度有利于温室内该植物的增产，C正确；当光照强度大于8 klx时，15 ℃下该植物光合作用的制约因素不是光照强度，主要是二氧化碳浓度等，D正确。 2.(多选)(2024·山东济宁三模)为研究某种植物光合速率和呼吸速率对生长发育的影响，研究者做了以下实验，将长势相同的该植物幼苗均分成7组，分别置于不同温度下，先暗处理1 h，再光照1 h，其他条件相同且适宜，测其干重变化，结果如图所示。下列说法正确的是(　　) A.光照下26 ℃和32 ℃时该植物的净光合速率相等 B.若光照强度突然增加，叶绿体基质中C3的含量将会增加 C.30 ℃条件下，一昼夜光照时间超过8 h，该植物幼苗才能生长 D.温度达到34 ℃时，该植物幼苗在光照条件下不能进行光合作用 解析：选AC。32 ℃时，暗处理1 h后的重量变化是－4 mg，说明呼吸速率是4 mg/h，光照1 h后与暗处理前的变化是0 mg，光合速率－2×呼吸速率＝0，此条件下光合速率是8 mg/h，净光合速率是4 mg/h，同理可推知，26 ℃时，呼吸速率是1 mg/h，光合速率是5 mg/h，净光合是4 mg/h，A正确；当光照强度突然增加时，光反应增强，产生的ATP和NADPH增加，从而促进了C3的还原，C3的消耗速率加快，但是二氧化碳固定形成的C3的过程不受影响，即C3的生成速率不变，故C3的量减少，B错误；30 ℃条件下，呼吸强度为3 mg/h，光合速率是9 mg/h，一昼夜光照时间等于8 h，则光合作用产生72 mg有机物，呼吸消耗3×24＝72 mg有机物，则光照时间大于8 h该植物幼苗有机物可以积累，才能生长，C正确；34 ℃时呼吸速率是2 mg/h，光照1 h后比暗处理前减少了3 mg，计算可知光合速率为1 mg/h，故34 ℃时该植物幼苗在光照条件下能进行光合作用，D错误。 题型2　光合速率和呼吸速率的测定方法 1.“液滴移动法”——测定装置中气体体积变化 (1)在测定了净光合速率和呼吸速率的基础上可计算得出二者之和，即总光合速率。 (2)物理误差的校正：为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。与图示两装置相比，对照装置的不同点是用“死亡的绿色植物”代替“绿色植物”，其余均相同。 2.“半叶法”——测定光合作用有机物的产生量 该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。将叶片一半遮光、一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度值，曝光的一半测得的数据变化值代表净光合作用强度值，最后计算真正光合作用强度值。 3.“黑白瓶法”——测定溶氧量的变化 (1)黑瓶不透光，测定的是有氧呼吸量；白瓶给予光照，测定的是净光合作用量。 (2)在有初始值的情况下，黑瓶中O2的减少量(或CO2的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中O2的增加量(或CO2的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。 (3)在没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量＝总光合作用量。 4.“叶圆片称重法”——测定有机物的变化量 本方法测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。 净光合速率＝(z－y)/2S；呼吸速率＝(x－y)/2S；总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。 5.“叶圆片上浮法”——定性检测O2释放速率 本方法利用真空技术排出叶肉细胞间隙中的空气，充以水分，使叶片沉于水中；在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用强度的大小。 【对点练】3.(2024·湖北荆州三模)图1表示左侧曝光右侧遮光的对称叶片(假设左右侧之间的物质不发生转移)，适宜光照12 h后，从两侧截取同等面积的叶片烘干称重记为m g和n g；图2表示某植物非绿色器官在不同氧浓度条件下的CO2释放量和O2吸收量；图3、4分别表示植物在不同光照强度条件下的O2释放量和CO2吸收量。相关叙述错误的是(　　) A.图1中(m－n)g所代表的是12小时内截取部分的光合作用制造的有机物总量 B.图2中氧浓度为c时，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸消耗葡萄糖的3倍 C.图3中若白昼均为12小时，光强为5 klx时植株一昼夜需从外界吸收CO2 12 mmol D.图4中若随时间的延长光照强度逐渐增强，则OD间植株积累有机物的量为S2－S1 解析：选B。设截取部分的起始质量为x，则左侧叶片在光下测得净光合作用＝m g－x，右侧叶片在暗处测得呼吸作用＝x－n g，则光合作用制造的有机物量(总光合作用)＝净光合作用＋呼吸作用＝m g－x＋(x－n g)＝(m－n)g，A正确；当外界氧浓度为c时，该器官CO2的释放量相对值为6，而O2的吸收量相对值为4，说明有氧呼吸CO2的释放量为4，无氧呼吸CO2的释放量为2，根据无氧呼吸和有氧呼吸反应可计算出有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖分别是2/3、1，故无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的1.5倍，B错误；图3中光照强度为5 klx时，呼吸速率为2 mmol/h，净光合速率为3 mmol/h，真正的光合速率＝呼吸速率＋净光合速率＝2＋3＝5 mmol/h，每天12小时光照，产生的氧气量为5×12＝60 mmol，经过一昼夜氧气的净释放量为60－24×2＝12 mmol，根据光合作用的反应式可知，此时植物一昼夜需从周围环境中吸收CO2 12 mmol，C正确；图4中S代表有机物量，OD间此植物呼吸作用消耗的有机物量为S1＋S3，光合作用有机物的净积累量为(S2＋S3)－(S1＋S3)＝S2－S1，D正确。 4.(多选)(2024·山东临沂模拟)利用装置甲，在相同条件下分别将绿色植物E、F的叶片制成大小相同的叶圆片，抽出空气，进行光合作用速率测定。图乙是利用装置甲测得的数据绘制成的坐标图。下列叙述错误的是(　　) A.从图乙可看出，F植物适合在较强光照下生长 B.光照强度为1 klx时，装置甲中放置植物E的叶圆片进行测定时，液滴不移动 C.光照强度为3 klx时，E、F两种植物的叶圆片产生O2的速率相等 D.光照强度为6 klx时，装置甲中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时间短 解析：选ABC。根据图乙可知，F植物叶圆片的光补偿点和光饱和点都比E植物低，故F植物适合在较弱光照下生长，A错误；光照强度为1 klx时，E植物叶圆片的呼吸速率大于光合速率，装置甲中E植物叶圆片会吸收装置中的O2，使液滴左移，B错误；光照强度为3 klx时，E、F两种植物叶圆片的净光合强度相等，但E植物叶圆片的细胞呼吸强度大于F植物叶圆片，故光照强度为3 klx时，E、F两种植物的叶圆片产生O2的速率不相等，C错误；光照强度为6 klx时，E植物叶圆片净光合作用强度大于F植物叶圆片的净光合作用强度，故此光照强度下，E植物叶圆片释放的O2多，故装置甲中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时间短，D正确。 题型3　与光合作用和细胞呼吸有关的曲线分析 (1)图1的B点、图2的B′C′段形成的原因：凌晨约2时～4时，温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放量减少。 (2)图1的C点、图2的C′点：此时开始出现光照，光合作用启动。 (3)图1的D点、图2的D′点：此时光合作用强度等于细胞呼吸强度。 (4)图1的E点、图2的F′G′段形成的原因：温度过高，部分气孔关闭，CO2供应不足，出现“光合午休”现象。 (5)图1的F点、图2的H′点：此时光合作用强度等于细胞呼吸强度，之后光合作用强度小于细胞呼吸强度。 (6)图1的G点、图2的I′点：此时光照强度降为0，光合作用停止。 (7)图2所示一昼夜密闭容器中植物能(填“能”或“不能”)正常生长，原因是J′点低于A′点，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减少，即总光合作用量大于总细胞呼吸量。 【对点练】5.(2024·安徽合肥模拟)某研究小组在密闭恒温玻璃室内进行植物栽培实验，连续48 h测定温室内CO2浓度及植物CO2吸收速率，得到如图所示曲线(整个过程呼吸作用强度恒定)，下列叙述正确的是(　　) A.图中植物呼吸速率与光合速率相等的时间点有3个 B.在24 h时叶肉细胞合成ATP的场所只有线粒体 C.据图推测，实验开始的前24小时比后24小时的平均光照强度弱 D.据图推测，36 h时该植物体内有机物的积累量最多 解析：选C。图中植物呼吸速率与光合速率相等的点是CO2吸收速率为0时，分别是6 h、18 h、30 h、42 h四个时间点，A错误；在24 h时植物只进行呼吸作用，能产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体，B错误；据图可知，24 h时室内CO2浓度是b，b＝a，而48 h时室内CO2浓度是c，c＜b，CO2含量减少，则后24小时内的总光合作用强度大于前24小时，前24小时比后24小时的平均光照强度弱，C正确；叶绿体利用CO2速率最大的时刻是CO2吸收速率最大时，即36 h时，但CO2吸收速率大于0，就一直有有机物的积累，故36 h时该植物体内有机物的积累量不是最多，42 h时有机物积累量最多，D错误。 6.(2024·河南郑州模拟)绿萝是一种常见的室内观赏植物，如图为绿萝在不同遮光处理条件下净光合速率的日变化曲线。请据图回答下列问题： (1)当绿萝处于M点时，叶肉细胞内合成ATP的场所有______________________________，若长时间处于M点，绿萝干重将__________(填“增加”“不变”或“减少”)。 (2)6：30时80%遮光处理下，绿萝的净光合速率小于0，而不遮光和30%遮光处理下绿萝的净光合速率大于0，请推测其原因是_______________________________________；栽培绿萝时选择________(填“不遮光”“30%遮光”或“80%遮光”)处理条件更有利于其生长。 (3)12：30时，30%遮光条件下绿萝的净光合速率比不遮光条件下的大，甲同学猜测适当遮光会导致叶绿素含量升高，为验证该猜想，请帮助甲同学写出实验思路：____________________________________________________________________________。 解析：(1)M点为光补偿点，此时植株的细胞呼吸速率与光合速率相等，细胞呼吸过程中，细胞质基质和线粒体中均会产生ATP，光合作用时，叶绿体中会产生ATP。在光补偿点时，植株的净光合速率为0，因此植株干重不变。(2)6：30时光照强度较弱，80%遮光处理下绿萝进行光合作用能利用的光能更少，影响光反应速率进而影响光合作用速率，导致呼吸速率大于光合速率。根据题图信息可知，绿萝在30%遮光条件下净光合速率最高，更有利于其生长。(3)探究适当遮光是否会导致叶绿素含量升高，可通过设置对照实验进行验证，即取等量30%遮光和不遮光处理24 h的叶片，提取并分离绿叶中的色素，比较两者的叶绿素含量。 答案：(1)细胞质基质、线粒体、叶绿体　不变　(2)6：30时光照强度较弱，80%遮光处理下绿萝进行光合作用能利用的光能更少，影响光反应速率进而影响光合作用速率，导致呼吸速率大于光合速率　30%遮光　(3)取等量30%遮光和不遮光处理24 h的叶片，提取并分离绿叶中的色素，比较两者的叶绿素含量 　　　　　　　　　　　　　　　　　【高考真题·感悟试做】　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.(2023·北京高考)在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是(　　) A.在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升 B.在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关 C.在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用 D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 解析：选C。CO2吸收速率代表净光合速率，低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升，需要从外界吸收的CO2减少，A正确；在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高的主要原因是光合酶的活性增强，B正确；CP点代表呼吸速率等于光合速率，植物都在进行光合作用，C错误；图中M点处CO2吸收速率最大，即净光合速率最大，也就是光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。 2.(2022·全国乙卷)某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是(　　) A.初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率 B.初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定 C.初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率 D.初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率 解析：选D。初期容器内CO2含量较多，光合速率大于呼吸速率，植物吸收CO2、释放O2，使密闭容器内的CO2含量下降、O2含量上升，光合速率逐渐降低，呼吸速率逐渐升高，直至两者平衡趋于稳定，A、B不符合题意；初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C不符合题意，D符合题意。 3.(2024·全国甲卷)在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。回答下列问题。 (1)该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等，叶片有机物积累速率________(填“相等”或“不相等”)，原因是_________________________________________________________。 (2)在温度d时，该植物体的干重会减少，原因是______________________________。 (3)温度超过b时，该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降低的原因可能是________________________________________________________________________ _____________(答出1点即可)。 (4)通常情况下，为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在____________________________最大时的温度。 解析：(3)温度较高时，蒸腾作用较强，植物气孔部分关闭，气孔部分关闭时，通过气孔进入叶片的二氧化碳减少，暗反应速率降低，导致光合速率降低，同时，温度过高还会影响暗反应相关酶的活性，导致暗反应速率降低。(4)植物的净光合速率越大，积累的有机物越多，因此为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在净光合速率最大时的温度。 答案：(1)不相等　有机物的积累速率代表净光合速率，而净光合速率＝光合速率－呼吸速率，由图可知，该植物叶片在温度a和c时光合速率相等，但呼吸速率不相等，即该植物叶片在温度a和c时的净光合速率不相等，有机物积累速率不相等　(2)在温度d时，该叶片的光合速率与呼吸速率相等(即该植物叶片的净光合速率为0)，没有有机物积累，由于该植物体还有很多不能进行光合作用的细胞，且需要通过细胞呼吸消耗有机物，因此，在温度d时，该植物体的干重会减少　(3)温度超过b时，植物气孔开度降低，进入叶片的CO2减少(或温度超过b时，与暗反应有关酶的活性降低)(合理即可)　(4)光合速率与呼吸速率差值(或净光合速率) 4.(2024·新课标卷)某同学将一种高等植物幼苗分为4组(a、b、c、d)，分别置于密闭装置中照光培养，a、b、c、d组的光照强度依次增大，实验过程中温度保持恒定。一段时间(t)后测定装置内O2浓度，结果如图所示，其中M为初始O2浓度，c、d组O2浓度相同。回答下列问题。 (1)太阳光中的可见光由不同颜色的光组成，其中高等植物光合作用利用的光主要是____________，原因是___________________________________________________________。 (2)光照t时间时，a组CO2浓度________(填“大于”“小于”或“等于”)b组。 (3)若延长光照时间c、d组O2浓度不再增加，则光照t时间时a、b、c中光合速率最大的是____组，判断依据是_________________________________________________________。 (4)光照t时间后，将d组密闭装置打开，并以c组光照强度继续照光，其幼苗光合速率会______(填“升高”“降低”或“不变”)。 解析：(2)由题意知，a组的光合作用强度小于b组，a组光合作用消耗的二氧化碳也少于b组，所以，光照t时间后，a组CO2浓度大于b组。(3)若延长光照时间c、d组O2浓度不再增加，说明光照t时间时，c、d组的光合速率等于呼吸速率；光照t时间时，a组的O2浓度与初始O2浓度相等，说明a组的光合速率等于呼吸速率；而b组的光合速率大于呼吸速率，故光照t时间时，a、b、c中光合速率最大的是b组。(4)分析图示，光照t时间后，c、d组的O2浓度相同且大于初始O2浓度，而c组的光照强度小于d组，说明限制d组光合速率的因素是CO2浓度。光照t时间后，将d组密闭装置打开，可补充二氧化碳，并以c组光照强度继续照光，则d组幼苗光合速率会升高。 答案：(1)红光和蓝紫光　光合色素中的叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光　(2)大于　(3)b　密闭装置中O2浓度不再增加时光合速率等于呼吸速率，仅b组光合速率大于呼吸速率　(4)升高 学科网（北京）股份有限公司 $