2023年高考生物一輪復(fù)習(xí)（全國版） 第3單元 微專題二　光合作用和細(xì)胞呼吸的綜合分析

微專題二光合作用和細(xì)胞呼吸的綜合分析題型一光合作用與細(xì)胞呼吸過程中的物質(zhì)能量關(guān)系1．光合作用和有氧呼吸中各種元素的去向(1)C：CO2eq\o(→,\s\up7(暗反應(yīng)))有機(jī)物eq\o(→,\s\up7(有氧呼吸),\s\do5(第一階段))丙酮酸eq\o(→,\s\up7(有氧呼吸),\s\do5(第二階段))CO2。(2)H：H2Oeq\o(→,\s\up7(光反應(yīng)))[H]eq\o(→,\s\up7(暗反應(yīng)))(CH2O)eq\o(→,\s\up7(有氧呼吸),\s\do5(第一、二階段))[H]eq\o(→,\s\up7(有氧呼吸),\s\do5(第三階段))H2O。(3)O：H2Oeq\o(→,\s\up7(光反應(yīng)))O2eq\o(→,\s\up7(有氧呼吸),\s\do5(第三階段))H2Oeq\o(→,\s\up7(有氧呼吸),\s\do5(第二階段))CO2eq\o(→,\s\up7(暗反應(yīng)))(CH2O)。2．光合作用與有氧呼吸中的能量轉(zhuǎn)化跟蹤訓(xùn)練1．如圖表示在有氧條件下某高等植物體內(nèi)有關(guān)的生理過程示意圖，①～⑤表示有關(guān)過程，X、Y、Z和W表示相關(guān)物質(zhì)。請據(jù)圖判斷下列說法，錯(cuò)誤的是()A．X、Y、Z物質(zhì)分別表示C3、丙酮酸和ATPB．①～⑤過程中能產(chǎn)生ATP的有①②③④C．②⑤過程分別表示C3的還原和CO2的固定D．光合速率小于呼吸速率時(shí)，④過程產(chǎn)生的CO2會釋放到細(xì)胞外答案B解析據(jù)圖可知，物質(zhì)X是CO2固定的產(chǎn)物，所以X表示C3。物質(zhì)Y是葡萄糖氧化分解成CO2的中間產(chǎn)物，所以Y表示丙酮酸。物質(zhì)Z是光反應(yīng)產(chǎn)生用于暗反應(yīng)的ATP，A項(xiàng)正確；圖中①過程表示光反應(yīng)，能產(chǎn)生ATP。②過程表示暗反應(yīng)中C3的還原，消耗ATP而不能產(chǎn)生ATP。③過程表示有氧呼吸的第一階段，能產(chǎn)生ATP。④過程表示有氧呼吸第二階段(或第二、三階段)，能產(chǎn)生ATP。⑤過程表示暗反應(yīng)中CO2的固定，不能產(chǎn)生ATP，B項(xiàng)錯(cuò)誤、C項(xiàng)正確；光合速率小于呼吸速率時(shí)，④過程產(chǎn)生的CO2要比⑤過程消耗的CO2多，所以會有一部分CO2釋放到細(xì)胞外，D項(xiàng)正確。2．下圖表示植物葉肉細(xì)胞光合作用和細(xì)胞呼吸過程中氫元素的轉(zhuǎn)移途徑，下列相關(guān)敘述不正確的是()A．過程①④在生物膜上進(jìn)行B．光合作用的原料H2O中的氧可以依次經(jīng)過①②③④轉(zhuǎn)移到細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物H2O中C．植物體光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，葉肉細(xì)胞內(nèi)的過程③④中合成的ATP少于過程①合成的ATPD．過程①②③④都有能量的轉(zhuǎn)化答案B解析過程①光反應(yīng)階段在葉綠體的類囊體薄膜上進(jìn)行，④有氧呼吸第三階段在線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行，A正確；光合作用的原料H2O中的氧可以依次經(jīng)過①光反應(yīng)釋放到環(huán)境中，環(huán)境中的氧可通過④有氧呼吸第三階段轉(zhuǎn)移到細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物H2O中，中間不經(jīng)過②③，B錯(cuò)誤；植物體光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，整體植株的光合作用等于呼吸作用，但植物的非綠色組織只能進(jìn)行呼吸作用不能進(jìn)行光合作用，故葉肉細(xì)胞的光合作用應(yīng)大于自身的呼吸作用，即③④中合成的ATP少于過程①合成的ATP，C正確；過程①②③④不僅有物質(zhì)的變化過程也伴有能量的轉(zhuǎn)化，D正確。題型二光合作用與呼吸作用的相關(guān)計(jì)算1．根據(jù)關(guān)鍵詞判定真正光合速率、凈光合速率和細(xì)胞呼吸速率檢測指標(biāo)細(xì)胞呼吸速率凈光合速率真正光合速率CO2釋放量(黑暗)吸收量(植物)、減少量(環(huán)境)利用量、固定量、消耗量O2吸收量(黑暗)、消耗量(黑暗)釋放量(植物)、增加量(環(huán)境)產(chǎn)生量、生成量、制造量、合成量葡萄糖消耗量(黑暗)積累量、增加量產(chǎn)生量、生成量、制造量、合成量2.真正光合速率、凈光合速率和細(xì)胞呼吸速率的內(nèi)在關(guān)系(1)植物綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織測得的數(shù)值為呼吸速率(A點(diǎn))。(2)植物綠色組織在有光條件下光合作用與細(xì)胞呼吸同時(shí)進(jìn)行，測得的數(shù)據(jù)為凈光合速率。(3)真正光合速率＝呼吸速率＋凈光合速率。跟蹤訓(xùn)練3．將某植物放在透明且密閉的容器內(nèi)，并在適宜條件下培養(yǎng)。測得植物吸收和產(chǎn)生的CO2的速率如圖所示。下列相關(guān)敘述正確的是()A．T1時(shí)刻，該植物固定CO2的速率是10mg·h－1B．T2時(shí)刻，該植物能進(jìn)行光合作用但無有機(jī)物積累C．T1～T3時(shí)間段內(nèi)，該植物的凈光合速率逐漸下降D．T3時(shí)刻后，密閉容器中的CO2濃度不斷升高答案C解析T1時(shí)刻，該植物固定CO2的速率為總光合速率，即總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝10＋2＝12(mg·h－1)，A錯(cuò)誤；T2時(shí)刻，該植物凈光合速率大于0，有有機(jī)物的積累，B錯(cuò)誤；密閉容器內(nèi)二氧化碳的含量一定，隨著光合作用的進(jìn)行，二氧化碳濃度逐漸降低，所以T1～T3時(shí)間段，該植物的凈光合速率逐漸下降，C正確；T3時(shí)刻之后，該植物的光合速率等于呼吸速率，容器中CO2濃度保持不變，D錯(cuò)誤。4．(2022·合肥高三期中)某生物興趣小組欲測定溫度對植物光合作用速率的影響，他們將生長狀況相同的同種植物隨機(jī)均分為4組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在不同的溫度下測定葉片質(zhì)量變化(均考慮為有機(jī)物的質(zhì)量變化)。如圖表示在不同溫度下，測定某植物葉片質(zhì)量變化情況的操作流程及結(jié)果。下列說法錯(cuò)誤的是()A．從操作流程分析，該植物的呼吸速率可表示為Xmg/hB．從操作流程分析，該植物的總光合速率可表示為(2X＋Y)mg/hC．從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，隨溫度升高，總光合速度先升高后下降D．在14℃下維持10小時(shí)光照后10小時(shí)黑暗，該植物葉片會增重30mg答案C解析從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，隨著溫度的升高，2X＋Y的值分別為4、7、8、9，故總光合速率越來越大，C錯(cuò)誤；14℃時(shí)，光照10小時(shí)積累的有機(jī)物量＝(Y＋X)×10＝(3＋2)×10＝50(mg)；黑暗10小時(shí)消耗的有機(jī)物量＝X×10＝2×10＝20mg，所以該植物葉片會增重50－20＝30(mg)，D正確。題型三植物光合作用和細(xì)胞呼吸的日變化曲線分析1．圖1的B點(diǎn)、圖2的B′C′段形成的原因：凌晨3時(shí)～4時(shí)，溫度降低，細(xì)胞呼吸減弱，CO2釋放減少。2．圖1的C點(diǎn)、圖2的C′點(diǎn)：此時(shí)開始出現(xiàn)光照，光合作用啟動。3．圖1的D點(diǎn)、圖2的D′點(diǎn)：此時(shí)光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度。4．圖1的E點(diǎn)、圖2的F′G′段形成的原因：溫度過高，部分氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足，出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象。5．圖1的F點(diǎn)、圖2的H′點(diǎn)：此時(shí)光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，之后光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度。6．圖1的G點(diǎn)、圖2的I′點(diǎn)：此時(shí)光照強(qiáng)度降為0，光合作用停止。跟蹤訓(xùn)練5．(2022·馬鞍山高三期中)下列關(guān)于曲線的描述，正確的是()A．圖1中，兩曲線的交點(diǎn)對應(yīng)的是凈光合速率為0時(shí)的溫度B．圖2中，de段和fg段下降的原因相同C．圖3中a、b兩點(diǎn)為光合速率和呼吸速率相等的點(diǎn)D．若呼吸作用的原料全部為葡萄糖，則圖1中30℃時(shí)10h需消耗葡萄糖15mg答案C解析圖1中，光照下CO2的吸收速率代表凈光合速率，兩曲線的交點(diǎn)對應(yīng)的是凈光合速率與呼吸速率相等，A錯(cuò)誤；圖2中，de段下降是因?yàn)闅饪撞糠株P(guān)閉導(dǎo)致CO2減少所致，fg段是因?yàn)楣庹諒?qiáng)度降低所致，B錯(cuò)誤；圖3中，當(dāng)光合速率和呼吸速率相等時(shí)，溫室內(nèi)二氧化碳濃度達(dá)到最高或最低點(diǎn)，a、b兩點(diǎn)為光合速率和呼吸速率相等的點(diǎn)，C正確；若呼吸作用的原料全部為葡萄糖，圖1中30℃時(shí)，黑暗條件下CO2的釋放速率為3mg/h,10h釋放CO2量為30mg，設(shè)10h需消耗葡萄糖xmg，根據(jù)有氧呼吸反應(yīng)式，需消耗葡萄糖(6×44)/30＝180/x，x≈20.45mg，D錯(cuò)誤。6．如圖是大棚番茄在24小時(shí)測得CO2含量和CO2吸收速率的變化曲線圖，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．a(chǎn)點(diǎn)CO2釋放量減少可能是由溫度降低導(dǎo)致細(xì)胞呼吸強(qiáng)度減弱B．番茄通過光合作用合成有機(jī)物的時(shí)間是c～e段C．由P點(diǎn)條件變?yōu)閐點(diǎn)，C5生成減少D．植物干重最大的時(shí)刻是e點(diǎn)答案B解析a點(diǎn)溫度降低導(dǎo)致細(xì)胞呼吸減弱，CO2釋放量減少，A正確；番茄通過光合作用制造有機(jī)物的時(shí)間是b～f段，B錯(cuò)誤；d時(shí)氣溫高，蒸騰作用過強(qiáng)導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足，光合速率減慢，C5生成減少，C正確；c～e段光合作用大于呼吸作用，有機(jī)物積累，e點(diǎn)之后光合作用小于呼吸作用，故有機(jī)物積累最多的時(shí)刻是e點(diǎn)，D正確。題型四光合速率的測定方法1．“液滴移動法”(1)測定呼吸速率①裝置燒杯中放入適宜濃度的NaOH溶液用于吸收CO2。②玻璃鐘罩遮光處理，以排除光合作用干擾。③置于適宜溫度環(huán)境中。④紅色液滴向左移動(單位時(shí)間內(nèi)左移距離代表呼吸速率)。(2)測定凈光合速率①裝置燒杯中放入適宜濃度的CO2緩沖液，用于保證容器內(nèi)CO2濃度恒定，滿足光合作用需求。②必須給予足夠光照處理，且溫度適宜。③紅色液滴向右移動(單位時(shí)間內(nèi)右移距離代表凈光合速率)。(3)物理誤差的校正：為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，即用死亡的綠色植物分別進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，根據(jù)紅色液滴的移動距離對原實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正。2．“黑白瓶法”：黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶，瓶中生物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，而白瓶中的生物既能進(jìn)行光合作用又能進(jìn)行細(xì)胞呼吸，所以黑瓶(無光照的一組)測得的為細(xì)胞呼吸強(qiáng)度值，白瓶(有光照的一組)測得的為表觀(凈)光合作用強(qiáng)度值，綜合兩者即可得到真正光合作用強(qiáng)度值。3．“稱重法”：將葉片一半遮光，一半曝光，遮光的一半測得的數(shù)據(jù)變化值代表細(xì)胞呼吸強(qiáng)度值，曝光的一半測得的數(shù)據(jù)變化值代表表觀(凈)光合作用強(qiáng)度值，綜合兩者可計(jì)算出真正光合作用強(qiáng)度值。需要注意的是該種方法在實(shí)驗(yàn)之前需對葉片進(jìn)行特殊處理，以防止有機(jī)物的運(yùn)輸。跟蹤訓(xùn)練7．以測定的CO2吸收量與釋放量為指標(biāo)，研究溫度對某綠色植物光合作用與細(xì)胞呼吸的影響，結(jié)果如圖甲所示。圖乙裝置可以用來測定光合速率，裝置中的碳酸氫鈉溶液可維持瓶內(nèi)的二氧化碳濃度，該裝置置于20℃環(huán)境中。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，針筒的讀數(shù)是0.2mL，毛細(xì)管內(nèi)的水滴在位置X。20min后，針筒的容量需要調(diào)至0.6mL的讀數(shù)，才能使水滴仍維持在位置X處。下列分析錯(cuò)誤的是()A．光照相同時(shí)間，在25℃條件下植物積累的有機(jī)物的量最多B．光照相同時(shí)間，35℃時(shí)光合作用制造的有機(jī)物的量與30℃相等C．圖乙若以釋放的氧氣量代表凈光合速率，則該植物的凈光合速率為1.2mL/hD．若將圖乙的碳酸氫鈉溶液換成等量清水，20min后，要使水滴維持在位置X處，針筒的容量需向右調(diào)節(jié)答案D解析若將圖乙的碳酸氫鈉溶液換成等量清水，光合作用吸收的CO2與釋放的O2量相等，20min后，要使水滴維持在位置X處，不需要調(diào)節(jié)針筒容量，D錯(cuò)誤。8．(2022·遼寧實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三質(zhì)檢)某生物科研小組從池塘某一深度取水樣，分裝到六對黑白瓶中(白瓶為透光瓶，黑瓶為不透光瓶)。剩余水樣立即測定初始溶解氧為10mg/L。將瓶密封后有五對置于五種不同強(qiáng)度的光照條件下(溫度相同)，一對放回原水層，24小時(shí)后，測定瓶中溶解氧量。請根據(jù)記錄數(shù)據(jù)(如表)判斷，下列說法正確的是()光照強(qiáng)度(klx)abcde原水層白瓶溶氧量(mg/L)31019303019黑瓶溶氧量(mg/L)333332A.光照強(qiáng)度為a時(shí)，白瓶和黑瓶的溶解氧量相同，說明a為黑暗條件B．光照強(qiáng)度為b時(shí)，植物不能發(fā)生光合作用C．原水層與c的白瓶溶解氧含量相同，可以推測原水層的光照強(qiáng)度為cD．當(dāng)光照強(qiáng)度大于d時(shí)，白瓶中的植物產(chǎn)生的氧氣量都是30mg/L答案A解析光照強(qiáng)度為b時(shí)，白瓶溶解氧量與初始溶解氧量相等，說明凈光合速率為零，植物能發(fā)生光合作用，B錯(cuò)誤；原水層與c的白瓶溶解氧含量雖相同，但呼吸速率不同[原水層的呼吸速率＝10－2＝8(mg/L)，c的白瓶呼吸速率＝10－3＝7(mg/L)]，所以兩者的總光合速率不同，光照強(qiáng)度不同，C錯(cuò)誤；當(dāng)光照強(qiáng)度大于d時(shí)，白瓶中的植物產(chǎn)生的氧氣量即為總光合量＝表觀光合量＋呼吸消耗量＝30－10＋10－3＝27(mg/L)，D錯(cuò)誤。9．某半干旱地區(qū)春季多風(fēng)，干旱少雨；夏季酷熱，降水相對較多；秋季涼爽，晝夜溫差較大。某科研小組對當(dāng)?shù)丶?、乙、丙三種植物在不同季節(jié)的生長情況進(jìn)行研究，結(jié)果如下圖所示。(1)植物的葉肉細(xì)胞中ATP的生成場所是____________________________，秋季光照下ATP生成速率最慢的植物是__________________。(2)夏季三種植物中生長最快的是__________，判斷依據(jù)是________________________________________________________________________。(3)與其他兩季相比，秋季三種植物的呼吸速率_____________(填“升高”“不變”或“降低”)，原因是_____________________________________________________。(4)研究發(fā)現(xiàn)，三種植物都可以通過調(diào)節(jié)根的吸水能力以適應(yīng)春季干旱的環(huán)境，據(jù)圖可知適應(yīng)能力最強(qiáng)的是________，理由是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)將一株生長正常的甲植物對稱葉片的一部分(a)遮光，另一部分(b)不做處理(如圖所示)，并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ柚箖刹糠值奈镔|(zhì)和能量的轉(zhuǎn)移。在適宜光照下照射4h后，在a、b的對應(yīng)部位截取相等面積的葉片，烘干稱重，分別記為Ma、Mb。若M＝Mb－Ma，則M的確切含義可以描