2019高考生物一輪復(fù)習(xí) 第12講 提升課——與光合作用相關(guān)的探究實(shí)驗(yàn)突破教案 新人教版必修1.doc

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第12講　提升課——與光合作用相關(guān)的探究實(shí)驗(yàn)突破 　探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響 1．實(shí)驗(yàn)原理 (1)在光照下，綠色植物通過(guò)光合作用產(chǎn)生O2。 (2)若葉片中的氣體逸出，細(xì)胞間隙充滿了水，浮力減小，葉片就會(huì)沉到水底；若光合作用產(chǎn)生的O2充斥在葉片的細(xì)胞間隙中，浮力增大，葉片會(huì)從水底浮起。 (3)光照強(qiáng)度不同，則光反應(yīng)產(chǎn)生O2的速率不同，葉片上浮的時(shí)間也不同。 2．實(shí)驗(yàn)步驟及操作 實(shí)驗(yàn)步驟 主要操作 (1)制備小圓形葉片 將綠色菠菜葉片用直徑為1 cm的打孔器打出小圓形葉片30片 (2)排出細(xì)胞間隙中的氣體 將小圓形葉片和適量清水置于注射器中，用手堵住注射器前端的小孔并緩緩拉動(dòng)活塞，使小圓形葉片內(nèi)的氣體逸出，重復(fù)幾次 (3)分裝小圓形葉片 將小圓形葉片各10片，分別放入暗處盛有20 mL富含CO2的清水的3個(gè)小燒杯中。這時(shí)的葉片因?yàn)榧?xì)胞間隙充滿了水，所以全部沉到水底 (4)控制自變量(光照強(qiáng)度) 把三個(gè)燒杯分別放在距離臺(tái)燈位置10 cm、20 cm、30 cm(對(duì)應(yīng)編號(hào)為1、2、3)的三個(gè)位置上，打開(kāi)臺(tái)燈 (1)選擇的葉片厚薄、顏色、鮮嫩程度要盡可能一致。 (2)打孔時(shí)要避開(kāi)大的葉脈，因?yàn)槿~脈中沒(méi)有葉綠體，而且會(huì)延長(zhǎng)小圓形葉片上浮的時(shí)間，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。 (3)燒杯放置時(shí)前一個(gè)燒杯不能給后一個(gè)燒杯造成光照阻擋。　 1．取生長(zhǎng)旺盛的綠葉，利用打孔器打出一批直徑為1 cm的葉圓片，將葉圓片細(xì)胞間隙中的氣體排出后，平均分裝到盛有等量的不同濃度NaHCO3溶液的培養(yǎng)皿底部，置于光溫恒定且適宜的條件下，如圖甲。測(cè)得各組培養(yǎng)皿中葉圓片上浮至液面所用的時(shí)間如圖乙。下列分析不正確的是(　　) A．a(chǎn)～b段隨著NaHCO3溶液濃度的增加，類囊體薄膜上水的分解速率逐漸增大 B．c～d段隨著NaHCO3溶液濃度的增加，葉綠體基質(zhì)中C3的生成速率逐漸減弱 C．c～d段隨著NaHCO3溶液濃度的增加，單個(gè)葉圓片有機(jī)物的積累速率逐漸減小 D．a(chǎn)～d段如果增加光照強(qiáng)度或溫度，都能明顯縮短葉圓片上浮至液面所用的時(shí)間 解析：選D。a～b段隨著NaHCO3溶液濃度的增加，葉圓片上浮至液面所用的時(shí)間不斷縮短，說(shuō)明氧氣生成速率不斷提高，因此類囊體薄膜上水的分解速率逐漸增大，A正確；c～d段隨著NaHCO3溶液濃度的增加，葉圓片上浮至液面所用的時(shí)間不斷延長(zhǎng)，說(shuō)明氧氣生成速率在降低，即光合速率減弱，因此葉綠體基質(zhì)中C3的生成速率逐漸減弱，單個(gè)葉圓片有機(jī)物的積累速率也在逐漸減小，B、C正確；題中裝置置于光溫恒定且適宜的條件下， 如果增加光照強(qiáng)度或溫度，都會(huì)使光合速率降低，導(dǎo)致葉圓片上浮至液面的時(shí)間延長(zhǎng)，D錯(cuò)誤。 2．(2017南京模擬)如圖表示測(cè)定金魚(yú)藻光合作用強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)密閉裝置，氧氣傳感器可監(jiān)測(cè)O2濃度的變化，下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．該實(shí)驗(yàn)探究不同單色光對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響 B．加入NaHCO3溶液是為了吸收細(xì)胞呼吸釋放的CO2 C．拆去濾光片，單位時(shí)間內(nèi)氧氣傳感器測(cè)到的O2濃度高于單色光下O2濃度 D．若將此裝置放在黑暗處，可測(cè)定金魚(yú)藻的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度 解析：選B。分析圖示裝置可知，自變量是不同的單色光，因變量為盛氣裝置中O2的多少，因而該實(shí)驗(yàn)可探究不同單色光對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響，A項(xiàng)正確；加入NaHCO3溶液是為了給金魚(yú)藻進(jìn)行光合作用提供原料CO2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；拆去濾光片，給予自然光照，光合作用較任一單色光照的光合作用都強(qiáng)，因而單位時(shí)間內(nèi)氧氣傳感器測(cè)到的O2濃度高于單色光下O2濃度，C項(xiàng)正確；若將此裝置放在黑暗處，金魚(yú)藻只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，不進(jìn)行光合作用，因而可通過(guò)測(cè)定盛氣裝置中O2的減少量，測(cè)定金魚(yú)藻的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，D項(xiàng)正確。 　植物光合速率與呼吸速率的實(shí)驗(yàn)測(cè)定常用方法 “裝置圖法”——測(cè)定光合作用、細(xì)胞呼吸速率 [方法解讀] [分析] 1．實(shí)驗(yàn)原理 因呼吸作用類型不同，瓶?jī)?nèi)氣壓增大、減小或不變，可通過(guò)液滴的右移、左移或不動(dòng)來(lái)呈現(xiàn)；也可根據(jù)光照強(qiáng)度不同，通過(guò)光合作用與呼吸作用的大小導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)氣壓變化而引起液滴位置的變化來(lái)呈現(xiàn)。 2．裝置比較——單一變量的控制及作用 裝置1 裝置2 裝置3 材料 發(fā)芽的種子 發(fā)芽的種子 煮熟的種子 試劑 20%NaOH 溶液5 mL 蒸餾水 5 mL 蒸餾水 5 mL 導(dǎo)致瓶?jī)?nèi) 氣壓變化的氣體 O2(因CO2被吸收)(呼吸引起) CO2－O2 (差值) (呼吸引起) 作用 物理誤差的校正 對(duì)照 (裝置1和2) 等量NaOH溶液和蒸餾水，單一變量控制 對(duì)照 (裝置2和3) 等量萌發(fā)的種子和煮熟的種子，單一變量控制 3．探究光合作用和呼吸作用與光照強(qiáng)度的關(guān)系(用裝置1改進(jìn)) (1)裝置需改動(dòng)的地方有三處 ①將“發(fā)芽的種子”換成能進(jìn)行光合作用的材料。 ②將“NaOH溶液”換成“NaHCO3溶液”，以保證裝置中CO2的相對(duì)穩(wěn)定。 ③置于不同的光照強(qiáng)度下，觀察液滴移動(dòng)。 (2)結(jié)果分析 ①若著色液滴右移，說(shuō)明光照較強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，釋放O2使瓶?jī)?nèi)氣壓增大； ②若著色液滴左移，說(shuō)明光照較弱，細(xì)胞呼吸強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度，吸收O2使瓶?jī)?nèi)氣壓減??； ③若著色液滴不動(dòng)，說(shuō)明在此光照強(qiáng)度下光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，釋放的O2量等于吸收的O2量，瓶?jī)?nèi)氣壓不變。 4．探究細(xì)胞呼吸狀況所用實(shí)驗(yàn)裝置及結(jié)果分析 (1)欲測(cè)定與確認(rèn)某生物的呼吸類型，應(yīng)設(shè)置兩套呼吸裝置，即裝置1和裝置2。如果使用的生物材料是幼苗，則實(shí)驗(yàn)裝置需要遮光。 (2)結(jié)果與分析 ①若裝置1液滴左移，裝置2液滴不動(dòng)，則表明所測(cè)生物只進(jìn)行有氧呼吸(因有氧呼吸產(chǎn)CO2量與耗O2量相等)。 ②若裝置1液滴不動(dòng)，裝置2液滴右移，則表明所測(cè)生物只進(jìn)行無(wú)氧呼吸。 ③若裝置1液滴左移，裝置2液滴右移，則表明該生物既進(jìn)行有氧呼吸，又進(jìn)行無(wú)氧呼吸。 ④裝置1與裝置2液滴均左移，則呼吸過(guò)程中O2吸收量大于CO2釋放量，呼吸底物中可能有脂肪參與(與糖類相比，脂肪C、H比例高，O的比例低，故氧化分解釋放相同CO2時(shí)，脂肪消耗的O2多，故CO2/O2<1；而葡萄糖只進(jìn)行有氧呼吸時(shí)，CO2/O2＝1；若有氧呼吸和無(wú)氧呼吸同時(shí)進(jìn)行，則CO2/O2>1)。 (3)為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果精確，排除實(shí)驗(yàn)誤差還應(yīng)設(shè)置裝置3，以便校正。 (4)進(jìn)行結(jié)果與結(jié)論的描述時(shí)應(yīng)“先結(jié)果后結(jié)論”，而不是“先結(jié)論后結(jié)果”，如上。 【命題突破】 1．(2017鄭州高三第二次聯(lián)考)某生物興趣小組對(duì)萌發(fā)的種子的細(xì)胞呼吸方式進(jìn)行了探究，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后觀察著色滴的變化。 (1)20%的NaOH的作用為_(kāi)_______________。 (2)在裝置中分別放置100粒萌發(fā)的小麥種子，如果裝置1中的著色滴向________(填“左”或“右”)移動(dòng)，裝置2中的著色滴不移動(dòng)，則說(shuō)明此時(shí)萌發(fā)的小麥種子的細(xì)胞呼吸方式為_(kāi)_______。如果裝置2中著色滴移動(dòng)，開(kāi)始后一段時(shí)間內(nèi)移動(dòng)速度逐漸加快，則說(shuō)明小麥種子________________________。 (3)若在裝置中分別放置100粒萌發(fā)的玉米種子，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一段時(shí)間后，裝置1、2的液滴都不再移動(dòng)，且玉米種子仍保持生物活性，則可推測(cè)此時(shí)的細(xì)胞呼吸產(chǎn)物是____________。 (4)為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)如何設(shè)置對(duì)照組？ ________________________________________________________________________。 解析：(1)NaOH用來(lái)吸收CO2，則裝置1中著色滴的移動(dòng)表示氧氣變化量。(2)裝置2中著色滴的移動(dòng)是呼吸消耗的O2和產(chǎn)生的CO2的差值引起的，若該裝置中著色滴不動(dòng)，說(shuō)明小麥種子呼吸消耗的O2量和產(chǎn)生的CO2量相等，即種子進(jìn)行有氧呼吸，裝置1中由于消耗氧氣，則著色滴左移。裝置2中著色滴移動(dòng)，說(shuō)明種子進(jìn)行了無(wú)氧呼吸，移動(dòng)速度加快，說(shuō)明無(wú)氧呼吸強(qiáng)度增強(qiáng)。(3)裝置1中著色滴不移動(dòng)，說(shuō)明不存在有氧呼吸；裝置2中著色滴不移動(dòng)，玉米種子保持活性，說(shuō)明無(wú)氧呼吸不產(chǎn)生氣體，則無(wú)氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸。(4)為防止外界氣壓、溫度等物理因素引起實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)增加一組滅活的種子、其他實(shí)驗(yàn)條件不變的裝置進(jìn)行校正。 答案：(1)吸收CO2　(2)左　有氧呼吸　無(wú)氧呼吸強(qiáng)度增強(qiáng)(或無(wú)氧呼吸速度增大)　(3)乳酸　(4)其他條件不變，將種子滅活(如煮熟的種子、死種子，答案合理即可) 2．某轉(zhuǎn)基因作物有很強(qiáng)的光合作用能力。某中學(xué)生物興趣小組在暑假開(kāi)展了對(duì)該轉(zhuǎn)基因作物光合作用強(qiáng)度測(cè)試的研究課題，設(shè)計(jì)了如圖所示裝置。請(qǐng)你利用這些裝置完成光合作用強(qiáng)度的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，并分析回答有關(guān)問(wèn)題： (1)先測(cè)定植物的呼吸作用強(qiáng)度，方法步驟如下： ①甲、乙兩裝置的D中都放入________，裝置乙作為對(duì)照。 ②將甲、乙裝置的玻璃鐘罩進(jìn)行________處理，放在溫度等相同且適宜的環(huán)境中。 ③30 min后分別記錄甲、乙兩裝置中紅墨水滴移動(dòng)的方向和距離。 (2)測(cè)定植物的凈光合作用強(qiáng)度，方法步驟如下： ①甲、乙兩裝置的D中放入______________________。 ②把甲、乙裝置放在________________。 ③30 min后分別記錄甲、乙兩裝置中紅墨水滴移動(dòng)的方向和距離。 (3)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行30 min后，記錄的甲、乙裝置中紅墨水滴移動(dòng)情況如表： 實(shí)驗(yàn)30 min后紅墨水滴移動(dòng)情況 測(cè)定植物呼吸作用強(qiáng)度 甲裝置 ____(填“左”或“右”)移1．5 cm 乙裝置 右移0．5 cm 測(cè)定植物凈光合作用強(qiáng)度 甲裝置 ____(填“左”或“右”)移4．5 cm 乙裝置 右移0．5 cm (4)假設(shè)紅墨水滴每移動(dòng)1 cm，植物體內(nèi)的葡萄糖增加或減少1 g，那么該植物的呼吸速率是________g/h；白天光照15 h。一晝夜葡萄糖的積累量是________g(不考慮晝夜溫差的影響)。 解析：要測(cè)定光合作用強(qiáng)度必須先測(cè)定呼吸作用強(qiáng)度，在測(cè)定呼吸作用強(qiáng)度時(shí)一定要將實(shí)驗(yàn)裝置置于黑暗條件下，使植物只進(jìn)行呼吸作用。用NaOH溶液除去玻璃鐘罩內(nèi)的CO2，植物進(jìn)行呼吸作用消耗一定量的O2，釋放等量的CO2，而CO2被NaOH溶液吸收，根據(jù)一定時(shí)間內(nèi)玻璃鐘罩內(nèi)氣體體積的減少量即可計(jì)算出呼吸作用強(qiáng)度。在測(cè)定凈光合作用強(qiáng)度時(shí)要滿足光合作用所需的條件：充足的光照、一定濃度的CO2(由NaHCO3溶液提供)，光合作用過(guò)程中消耗一定量CO2，產(chǎn)生等量O2，而NaHCO3溶液可保證裝置內(nèi)CO2濃度的恒定，因此，玻璃鐘罩內(nèi)氣體體積的變化只受O2釋放量的影響，而不受CO2氣體減少量的影響。對(duì)照實(shí)驗(yàn)裝置乙中紅墨水滴右移是環(huán)境因素(如氣壓等)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響的結(jié)果，實(shí)驗(yàn)裝置甲同樣也受環(huán)境因素的影響，因此，植物呼吸作用消耗O2量等于玻璃鐘罩內(nèi)氣體體積的改變量，即該植物的呼吸速率為(1．5＋0．5)2＝4(g/h)；凈光合速率為 (4．5－0．5)2＝8(g/h)，白天光照15 h的凈光合作用量是815＝120(g)，一晝夜葡萄糖的積累量等于15 h的光合作用實(shí)際產(chǎn)生量減去24 h的呼吸作用消耗量，等同于15 h的凈光合作用量減去9 h的呼吸作用消耗量，即120－49＝84(g)。 答案：(1)①NaOH溶液　②遮光　(2)①NaHCO3溶液，裝置乙作為對(duì)照?、诠庹粘渥恪囟鹊认嗤疫m宜的環(huán)境中　(3)左　右　(4)4　84 “黑白瓶”——測(cè)透光、不透光兩瓶中氧氣的剩余量 [方法解讀] “黑瓶”不透光，測(cè)定的是有氧呼吸量；“白瓶”透光，給予光照，測(cè)定的是凈光合作用量?！昂诎灼俊痹囶}是一類通過(guò)凈光合作用強(qiáng)度和有氧呼吸強(qiáng)度推算總光合作用強(qiáng)度的試題。一般規(guī)律如下： ①總光合作用量(強(qiáng)度)＝凈光合作用量(強(qiáng)度)＋有氧呼吸消耗量(強(qiáng)度)。 ②有初始值的情況下，黑瓶中氧氣的減少量(或二氧化碳的增加量)為有氧呼吸量；白瓶中氧氣的增加量(或二氧化碳的減少量)為凈光合作用量；二者之和為總光合作用量。 ③沒(méi)有初始值的情況下，白瓶中測(cè)得的現(xiàn)有量－黑瓶中測(cè)得的現(xiàn)有量＝總光合作用量。 【命題突破】 3．(2017德陽(yáng)一診)某研究小組從當(dāng)?shù)匾缓吹哪骋簧疃热〉靡煌八畼?，分裝于六對(duì)黑白瓶中，剩余的水樣測(cè)得原初溶解氧的含量為10 mg/L，白瓶為透明玻璃瓶，黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶，將它們分別置于六種不同的光照條件下，24小時(shí)后，實(shí)測(cè)獲得六對(duì)黑白瓶中溶解氧的含量，記錄數(shù)據(jù)如表，以下說(shuō)法正確的是(　　) 光照強(qiáng)度(klx) 0(黑暗) a b c d e 白瓶溶氧量(mg/L) 3 10 16 24 30 30 黑瓶溶氧量(mg/L) 3 3 3 3 3 3 ①若只考慮光照強(qiáng)度，該深度湖水中所有生物在晚上8 h內(nèi)呼吸消耗O2的量為7/3 mg ②光照強(qiáng)度為a klx時(shí)，該水層生物產(chǎn)氧量與生物耗氧量可維持動(dòng)態(tài)平衡 ③當(dāng)該水層中的溶氧量達(dá)到30 mg/L時(shí)，光照強(qiáng)度將不再成為限制溶氧量增加的主要因素 ④若將e klx光照下的白瓶置于b klx光照下，瓶中光合生物細(xì)胞的C3含量會(huì)增加，C5含量會(huì)減少 A．①②③　　　　　　　 B．②③④ C．①③④ D．①②④ 解析：選B。黑瓶中溶解氧的含量降低為3 mg/L的原因是：黑瓶沒(méi)有光照，植物不能進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧，其中的生物呼吸消耗O2，該瓶中所有生物細(xì)胞呼吸消耗的O2量為：原初溶氧量－24小時(shí)后氧含量，即10－3＝7(mg/L24h)，故該深度湖水中生物在晚上8 h內(nèi)呼吸消耗O2的量為7/3 (mg/L)，而所有生物O2消耗量需乘以體積，①錯(cuò)誤；光照強(qiáng)度為a klx時(shí)，白瓶中溶氧量不變，說(shuō)明植物光合作用產(chǎn)生的氧剛好用于所有生物的呼吸作用消耗，故光照強(qiáng)度為a klx時(shí)，該水層生物產(chǎn)氧量與生物耗氧量可維持動(dòng)態(tài)平衡，②正確；由表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)該水層中的溶氧量達(dá)到30 mg/L時(shí)，白瓶中含氧量不再增加，所以此時(shí)光照強(qiáng)度將不再成為限制溶氧量增加的主要因素，③正確；若將e klx光照下的白瓶置于b klx光照下，光照減弱，光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP減少，C3的還原減慢，CO2的固定繼續(xù)進(jìn)行，所以瓶中光合生物細(xì)胞的C3含量會(huì)增加，C5含量會(huì)減少，④正確。 “半葉法”——測(cè)光合作用有機(jī)物的生產(chǎn)量 [方法解讀] 例如：某研究小組采用“半葉法”對(duì)番茄葉片的光合作用強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定，如圖所示。“半葉法”的原理是將對(duì)稱葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做處理，并采用適當(dāng)?shù)姆椒?可先在葉柄基部用熱水或熱石蠟液燙傷或用呼吸抑制劑處理)阻止兩部分的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。在適宜光照下照射數(shù)小時(shí)后，在A、B的對(duì)應(yīng)部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，則可計(jì)算出該葉片的光合作用強(qiáng)度，其單位是mg/(dm2h)。若M＝MB－MA，則M表示B葉片被截取部分在數(shù)小時(shí)后光合作用合成的有機(jī)物總量。 【命題突破】 4．取某種植物生長(zhǎng)狀態(tài)一致的新鮮葉片，用打孔器將葉片打出若干圓片，圓片平均分成甲、乙、丙三組。甲組立即烘干處理并測(cè)得圓片干重為A，乙組保持濕潤(rùn)且置于一個(gè)黑暗密閉裝置內(nèi)，丙組保持濕潤(rùn)且置于一個(gè)密閉裝置內(nèi)并給予適宜強(qiáng)度的光照。乙組和丙組其他條件一致，一小時(shí)后，測(cè)得乙裝置內(nèi)圓片干重為B，丙裝置內(nèi)圓片干重為C。下列敘述正確的是(　　) A．C－A為圓片葉肉細(xì)胞一小時(shí)內(nèi)的真正光合速率 B．C－B為圓片葉肉細(xì)胞一小時(shí)內(nèi)的凈光合速率 C．A－B為圓片葉肉細(xì)胞一小時(shí)內(nèi)的呼吸速率 D．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，乙組圓片葉肉細(xì)胞呼吸速率保持恒定 解析：選C。C－A為圓片葉肉細(xì)胞一小時(shí)內(nèi)的凈光合速率；C－B為圓片葉肉細(xì)胞一小時(shí)內(nèi)的真正光合速率；A－B為圓片葉肉細(xì)胞一小時(shí)內(nèi)的呼吸速率；乙裝置隨著O2濃度下降，葉肉細(xì)胞呼吸速率也下降。 酸堿指示劑顯色法驗(yàn)證光合速率與呼吸速率 [方法解讀] 在NaHCO3溶液中，加入BTB等酸堿指示劑，BTB的弱堿性溶液顏色可隨其中CO2濃度的增高，其顏色由藍(lán)→綠→黃，在不同的光照強(qiáng)度下，觀察其顏色變化。 【命題突破】 5．(2016高考全國(guó)卷甲，31)BTB是一種酸堿指示劑，BTB的弱堿性溶液顏色可隨其中CO2濃度的增高而由藍(lán)變綠再變黃。某同學(xué)為研究某種水草的光合作用和呼吸作用，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成藍(lán)色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液變成淺綠色，之后將等量的淺綠色溶液分別加入到7支試管中。其中6支加入生長(zhǎng)狀況一致的等量水草，另一支不加水草，密閉所有試管。各試管的實(shí)驗(yàn)處理和結(jié)果見(jiàn)表。 試管編號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 水草 無(wú) 有 有 有 有 有 有 距日光燈的 距離(cm) 20 遮光* 100 80 60 40 20 50 min后 試管中溶 液的顏色 淺綠色 X 淺黃色 黃綠色 淺綠色 淺藍(lán)色 藍(lán)色 遮光*是指用黑紙將試管包裹起來(lái)，并放在距日光燈100 cm的地方。 若不考慮其他生物因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，回答下列問(wèn)題： (1)本實(shí)驗(yàn)中，50 min后1號(hào)試管的溶液是淺綠色，則說(shuō)明2至7號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是由________________________________________引起的；若1號(hào)試管的溶液是藍(lán)色，則說(shuō)明2至7號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是________(填“可靠的”或“不可靠的”)。 (2)表中X代表的顏色應(yīng)為_(kāi)_______(填“淺綠色”“黃色”或“藍(lán)色”)，判斷依據(jù)是 ________________________________________________________________________ ________________________。 (3)5號(hào)試管中的溶液顏色在照光前后沒(méi)有變化，說(shuō)明在此條件下水草 ________________________________________________________________________。 解析：(1)1號(hào)試管中沒(méi)有水草，2至7號(hào)試管中均有水草，且2號(hào)試管沒(méi)有光照，其中的水草只進(jìn)行呼吸作用，其余試管中的水草同時(shí)進(jìn)行光合作用和呼吸作用，所以與1號(hào)試管對(duì)照，2至7號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是由不同光強(qiáng)下水草的光合作用和呼吸作用引起的。若1號(hào)試管的溶液是藍(lán)色，說(shuō)明在沒(méi)有水草的條件下，光照會(huì)導(dǎo)致溶液中CO2濃度發(fā)生變化，則2至7號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是不可靠的。(2)2號(hào)試管遮光處理，其中的水草不進(jìn)行光合作用，只進(jìn)行呼吸作用，故2號(hào)試管溶液中CO2濃度高于3號(hào)試管，所以2號(hào)試管中溶液應(yīng)呈現(xiàn)黃色。(3)5號(hào)試管中的溶液顏色在照光前后沒(méi)有變化，說(shuō)明其中水草的光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，吸收與釋放的CO2量相等。 答案：(1)不同光強(qiáng)下水草的光合作用和呼吸作用(其他合理答案也可)　不可靠的 (2)黃色　水草不進(jìn)行光合作用，只進(jìn)行呼吸作用，溶液中CO2濃度高于3號(hào)試管 (3)光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，吸收與釋放的CO2量相等 課時(shí)作業(yè) 1．(2017湘陰一中第一次月考)現(xiàn)有四個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，若要驗(yàn)證綠色開(kāi)花植物產(chǎn)生O2需要光和驗(yàn)證O2由綠色植物釋放，則應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)組合分別是(　　) A．①②，①③　　　　　　　 B．②③，①② C．②④，①③ D．②③，③④ 解析：選B。要驗(yàn)證綠色開(kāi)花植物產(chǎn)生O2需要光照，實(shí)驗(yàn)的自變量應(yīng)該是有光或無(wú)光，因此需要選擇裝置②③；驗(yàn)證O2由綠色植物釋放，自變量為是否具有植物，光照條件是無(wú)關(guān)變量，因此需要選擇①②裝置。 2．利用如圖實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行與光合作用有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，下列敘述正確的是(　　) A．試管中收集的氣體量代表了光合作用產(chǎn)生的氧氣量 B．在光下，如果有氣泡產(chǎn)生，可說(shuō)明光合作用產(chǎn)生氧氣 C．為了探究二氧化碳濃度對(duì)光合作用的影響，可以用不同濃度的碳酸氫鈉溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn) D．為了探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響，用一套裝置慢慢向光源靠近，觀察氣泡產(chǎn)生速率的變化 解析：選C。試管中收集的氣體量是光合作用的凈產(chǎn)氧量，A錯(cuò)誤；在光下有氣泡產(chǎn)生不能確定是光合作用產(chǎn)生的氧氣，B錯(cuò)誤；為了探究二氧化碳濃度對(duì)光合作用的影響，可以用不同濃度的碳酸氫鈉溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，C正確；探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響時(shí)，距光源不同距離，應(yīng)設(shè)置不同裝置，觀察氣泡產(chǎn)生速率的變化，D錯(cuò)誤。 3．(2017河南實(shí)驗(yàn)中學(xué)質(zhì)檢)利用溴甲酚紫指示劑[酸堿指示劑，pH變色范圍：5．2(黃色)～6．8(紫色)]檢測(cè)金魚(yú)藻生活環(huán)境中氣體含量變化的實(shí)驗(yàn)操作如圖，相關(guān)敘述不正確的是(　　) A．黑暗處理的目的是使金魚(yú)藻不進(jìn)行光合作用 B．溴甲酚紫指示劑變?yōu)辄S色是因?yàn)槿芤簆H減小 C．圖中實(shí)驗(yàn)操作3～5能證明光合作用吸收CO2 D．該實(shí)驗(yàn)可證明呼吸作用釋放CO2，光合作用釋放O2 解析：選D。根據(jù)2～3過(guò)程可知，黑暗中金魚(yú)藻只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，產(chǎn)生CO2使pH下降，導(dǎo)致指示劑由紫色變?yōu)辄S色，A、B項(xiàng)正確；根據(jù)3～5過(guò)程可知，在適宜的光照條件下，金魚(yú)藻光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度，吸收CO2，使pH上升，導(dǎo)致指示劑由黃色變?yōu)樽仙?，C正確；在本實(shí)驗(yàn)中，證明了綠色植物進(jìn)行光合作用吸收CO2，并沒(méi)有證明光合作用釋放O2，D錯(cuò)誤。 4．某一生物興趣小組利用如圖裝置(若干個(gè))開(kāi)展了有關(guān)光合作用和細(xì)胞呼吸的實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，打開(kāi)活塞開(kāi)關(guān)使水柱液面平齊，然后關(guān)閉活塞開(kāi)關(guān)，4小時(shí)后，觀察記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) 組號(hào) 植物 部位 光質(zhì)(強(qiáng)度相 同且適宜) 溫度 (℃) 兩側(cè)水柱 高度差 (mL/4 h) a 天竺葵 葉 紅 25 240 b 天竺葵 葉 黃 25 30 c 紫羅蘭 葉 紅 25 160 d 紫羅蘭 葉 黃 25 20 A．實(shí)驗(yàn)的自變量是植物的種類和光質(zhì) B．若要研究不同植物的光合作用，應(yīng)選a組和c組 C．若燒杯中加入的是CO2的緩沖液，則U型管兩側(cè)的高度差是由于O2的變化引起的 D．a(chǎn)組天竺葵的凈光合速率為120 mL/h 答案：D 5．(2017四川成都七中入學(xué)考試)某興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置若干組，室溫25 ℃下進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中裝置條件及結(jié)果的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．若X溶液為CO2緩沖液并給予光照，液滴移動(dòng)距離可表示凈光合作用強(qiáng)度大小 B．若要測(cè)真正光合作用強(qiáng)度，需另加設(shè)一裝置遮光處理，X溶液為NaOH溶液 C．若X溶液為清水并給予光照，光合作用大于細(xì)胞呼吸時(shí)，液滴右移 D．若X溶液為清水并遮光處理，消耗的底物為脂肪時(shí)，液滴左移 解析：選C。當(dāng)裝置給予光照時(shí)，裝置內(nèi)植物既進(jìn)行光合作用也進(jìn)行呼吸作用，CO2緩沖液可保持裝置內(nèi)CO2濃度不變，那么液滴移動(dòng)距離即表示凈光合作用產(chǎn)生O2的多少，A正確；真正光合作用速率＝凈光合速率＋呼吸速率，測(cè)呼吸速率需另加設(shè)一裝置遮光處理(不能進(jìn)行光合作用)，為去除有氧呼吸產(chǎn)生CO2的干擾，將X溶液更換為NaOH溶液，那么測(cè)得液滴移動(dòng)距離即為有氧呼吸消耗O2的量，B正確；若X溶液為清水并給予光照，裝置內(nèi)植物光合作用吸收的CO2量＝釋放O2量，植物有氧呼吸吸收的O2量＝釋放的CO2量，液滴不移動(dòng)，C錯(cuò)誤；若X溶液為清水并遮光處理，植物只進(jìn)行有氧呼吸，但由于消耗的底物為脂肪，其消耗O2的量大于產(chǎn)生CO2的量，液滴向左移動(dòng)，D正確。 6．(2017湖南長(zhǎng)沙聯(lián)考)某學(xué)校生物興趣小組用伊樂(lè)藻進(jìn)行光合作用的實(shí)驗(yàn)，將一枝伊樂(lè)藻浸在加有適宜培養(yǎng)液的大試管中，以白熾燈作為光源，移動(dòng)白熾燈調(diào)節(jié)其與大試管的距離，分別在10 ℃、20 ℃和30 ℃下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察并記錄不同距離下單位時(shí)間枝條產(chǎn)生的氣泡數(shù)目，結(jié)果如圖所示。下列相關(guān)敘述不正確的是(　　) A．該實(shí)驗(yàn)研究的是光照強(qiáng)度和溫度對(duì)光合速率的影響 B．a(chǎn)點(diǎn)和c點(diǎn)的限制因素分別為溫度和光照強(qiáng)度 C．b點(diǎn)條件下伊樂(lè)藻能進(jìn)行光合作用 D．若在缺鎂的培養(yǎng)液中進(jìn)行此實(shí)驗(yàn)則b點(diǎn)向右移動(dòng) 解析：選D。b點(diǎn)為光的補(bǔ)償點(diǎn)(光合作用氧氣釋放量＝呼吸作用氧氣吸收量)，缺鎂時(shí)影響葉綠素的形成，光的補(bǔ)償點(diǎn)降低，即b點(diǎn)應(yīng)該左移。 7．(2017長(zhǎng)沙十校聯(lián)考)某同學(xué)欲測(cè)定植物葉片葉綠體的光合作用速率，做如圖所示實(shí)驗(yàn)。在葉柄基部作環(huán)剝處理(僅限制葉片有機(jī)物的輸入和輸出)，于不同時(shí)間分別在同一葉片上陸續(xù)取下面積為1 cm2的葉圓片烘干后稱其重量，測(cè)得葉片的光合作用速率＝(3y－2z－x)/6 gcm－2h－1(不考慮取葉圓片后對(duì)葉生理活動(dòng)的影響和溫度微小變化對(duì)葉生理活動(dòng)的影響)。則M處的實(shí)驗(yàn)條件是(　　) A．下午4時(shí)后在陽(yáng)光下照射3小時(shí)再遮光3小時(shí) B．下午4時(shí)后將整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置遮光6小時(shí) C．下午4時(shí)后在陽(yáng)光下照射6小時(shí) D．下午4時(shí)后將整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置遮光3小時(shí) 解析：選D。依題意，光合作用速率＝凈光合作用速率＋呼吸作用速率，(y－x)/6是凈光合作用速率，還需測(cè)定呼吸速率，所以遮光3小時(shí)，則呼吸速率為(y－z)/3，光合作用速率＝(y－x)/6＋(y－z)/3＝(3y－2z－x)/6 gcm－2h－1。 8．某興趣小組的同學(xué)為研究光合作用，取某種植物形態(tài)、大小、生長(zhǎng)發(fā)育狀況相同的四張葉片設(shè)計(jì)了一組實(shí)驗(yàn)如圖。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)若用甲葉來(lái)確定光合作用的產(chǎn)物中有淀粉，應(yīng)在光照前，對(duì)甲葉進(jìn)行________處理，目的是________________________________________________________________________。 關(guān)于丙葉中白色部分形成的原因，有的同學(xué)猜測(cè)：可能是缺少________(填元素)而影響葉綠素的形成，是否正確還需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。 (2)適宜的光照下，乙綠葉所在的裝置中有色液滴的移動(dòng)情況是________，原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 短時(shí)間內(nèi)，丁葉所在的裝置中有色液滴的移動(dòng)情況是________。 (3)通過(guò)本實(shí)驗(yàn)中的________和________對(duì)照，可確定光合作用必需的原料是________________。 答案：(1)黑暗　消耗掉葉片中原有的淀粉　Mg (2)右移　葉肉細(xì)胞呼吸消耗氧氣，而產(chǎn)生的CO2被裝置內(nèi)NaOH或者葉片內(nèi)光合作用全部吸收，因此有色液滴右移　不移動(dòng) (3)乙　丁　二氧化碳 9．(2017江西省宜春六校高三聯(lián)考)在不同溫度條件下，研究某植物的光合速率與光照強(qiáng)度之間的變化關(guān)系，得到如圖1所示結(jié)果，請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)如圖1表明影響植物光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素有________________；當(dāng)光照強(qiáng)度為5 klx時(shí)，與25 ℃相比，15 ℃條件下葉綠體產(chǎn)生O2的速率________。 (2)在25 ℃條件下，AB段光合作用較弱是由于________________，導(dǎo)致光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的________不足，從而限制了暗反應(yīng)的進(jìn)行。 (3)為探究葉綠體在光下利用ADP和Pi合成ATP的動(dòng)力，科學(xué)家在黑暗條件下進(jìn)行了如圖2實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)在黑暗條件下進(jìn)行的目的是 ________________________________________________________________________。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以推測(cè)葉綠體中形成ATP的動(dòng)力來(lái)自 ________________________________________________________________________。 解析：(1)圖1中的自變量是光照強(qiáng)度和溫度，因變量是光合作用強(qiáng)度，所以圖1表明影響植物光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素有光照強(qiáng)度和溫度；當(dāng)光照強(qiáng)度為5 klx時(shí)，25 ℃與15 ℃條件下，光合速率相等，但25 ℃時(shí)酶的活性較高，故光反應(yīng)強(qiáng)度大于15 ℃時(shí)的情況，所以15 ℃條件下葉綠體產(chǎn)生O2的速率小。(2)在25 ℃條件下，AB段光合作用較弱是由于光照強(qiáng)度較低，導(dǎo)致光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的[H]和ATP不足，從而限制了暗反應(yīng)的進(jìn)行。(3)根據(jù)題意可知，葉綠體在光下把ADP和Pi合成ATP的過(guò)程稱為光合磷酸化，ATP的形成屬于光反應(yīng)過(guò)程中的物質(zhì)變化，實(shí)驗(yàn)在黑暗中進(jìn)行的目的是避免光照對(duì)ATP合成的影響。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，pH值平衡前，加入ADP和Pi能夠產(chǎn)生ATP，而平衡后加入ADP和Pi后不能產(chǎn)生ATP，說(shuō)明葉綠體中ATP形成的原動(dòng)力來(lái)自于類囊體膜兩側(cè)的pH值(或類囊體膜內(nèi)側(cè)pH小于外側(cè))。 答案：(1)光照強(qiáng)度、溫度　小　(2)光照強(qiáng)度較低　[H]和ATP　(3)避免光照對(duì)ATP合成的影響　類囊體膜兩側(cè)的pH差(或類囊體膜內(nèi)側(cè)pH小于外側(cè)) 10．利用如圖裝置可探究某綠色植物的生理作用。假如該植物光合作用的產(chǎn)物和呼吸作用的底物均為葡萄糖，且不能進(jìn)行產(chǎn)生乳酸的無(wú)氧呼吸?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)________(填“打開(kāi)”或“關(guān)閉”)活塞，記錄有色液滴的位置。 (2)忽略裝置內(nèi)其他微生物的干擾，可利用裝置 ________________________________________________________________________ 來(lái)探究該植物的呼吸作用類型，此時(shí)應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行________處理，若 ______________________________________________，則該植物在進(jìn)行有氧呼吸的同時(shí)也進(jìn)行產(chǎn)生酒精和CO2的無(wú)氧呼吸；該植物的根尖細(xì)胞內(nèi)，能產(chǎn)生CO2，但不伴隨ATP合成的生理過(guò)程是__________________________。 (3)忽略裝置內(nèi)其他微生物的干擾，最好選擇裝置____________來(lái)驗(yàn)證CO2是植物進(jìn)行光合作用的必需原料。在暗反應(yīng)階段中，CO2需要轉(zhuǎn)化成________才能被[H]還原。 解析：(1)可通過(guò)該裝置中有色液滴的移動(dòng)情況來(lái)反映呼吸作用和光合作用，故需記錄有色液滴的位置(或所在的刻度)；另外，裝置必須密閉，即要關(guān)閉活塞。(2)可利用裝置甲和裝置乙來(lái)探究該植株的呼吸作用類型，實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要對(duì)裝置進(jìn)行完全遮光處理，裝置甲內(nèi)含有氫氧化鈉溶液，可吸收植株呼吸作用產(chǎn)生的CO2，若呼吸作用消耗氧氣，則有色液滴向左移；裝置乙內(nèi)無(wú)吸收CO2的溶液，根據(jù)有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的特點(diǎn)可知，若植物進(jìn)行產(chǎn)生酒精和CO2的無(wú)氧呼吸，則裝置乙中的有色液滴會(huì)向右移。無(wú)氧呼吸的第二階段有CO2產(chǎn)生，但不產(chǎn)生ATP。(3)裝置甲內(nèi)無(wú)CO2，而裝置丙內(nèi)有CO2，且CO2濃度在一段時(shí)間內(nèi)不變，故這兩套裝置適合用于驗(yàn)證CO2是植物進(jìn)行光合作用的必需原料。 答案：(1)關(guān)閉　(2)甲和乙　完全遮光　裝置甲中的有色液滴向左移，裝置乙中的有色液滴向右移　無(wú)氧呼吸的第二階段　(3)甲和丙　C3 11．某科學(xué)工作者為探究西紅柿生長(zhǎng)的最佳光照強(qiáng)度，設(shè)計(jì)了下面的實(shí)驗(yàn)。首先取若干生長(zhǎng)狀況相同的西紅柿植株，平均分為7組，分別放在密閉的玻璃容器中。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)測(cè)定CO2的濃度，12小時(shí)后再次測(cè)定CO2的濃度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表。請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題： 組別 溫度(℃) 光照強(qiáng)度： 普通陽(yáng) 光(%) 開(kāi)始時(shí)的 CO2濃度(%) 12小時(shí)后的 CO2濃度(%) 1 25 0 0．35 0．368 2 25 10 0．35 0．342 3 25 20 0．35 0．306 4 25 40 0．35 0．289 5 25 60 0．35 0．282 6 25 80 0．35 0．280 7 25 95 0．35 0．279 (1)這一實(shí)驗(yàn)的自變量是________________，寫出該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一種無(wú)關(guān)變量________________。 (2)實(shí)驗(yàn)中第1組在12小時(shí)后CO2濃度變化的原因是 ________________________________________________________________________。 (3)如果在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用了不同品種的西紅柿植株，這樣設(shè)計(jì)違背了科學(xué)實(shí)驗(yàn)的______________原則。 (4)若將第7組植株突然移至第4組的條件下，短時(shí)間內(nèi)光合細(xì)胞中的ATP含量會(huì)________，C5的含量會(huì)__________。 (5)該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)尚不能確定西紅柿生長(zhǎng)的最佳光照強(qiáng)度，請(qǐng)你提出進(jìn)一步探究的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)光照強(qiáng)度　溫度(其他答案合理也可)　(2)細(xì)胞呼吸產(chǎn)生了CO2　(3)單一變量　(4)下降　下降　(5)增加若干實(shí)驗(yàn)組，依次增加光照強(qiáng)度