高考重点冲关练 4.光合作用和细胞呼吸的综合满分 50 分,攻坚克难,15 分钟突破高考易失分点!一、单项选择题(共 3 小题,每小题 6 分,共 18 分)1.图 1 表示夏季晴朗的一天,某种绿色植物在 24 小时内 O2 吸收和释放速率的变化示意图,A、B 点对应时刻分别为 6点和 19 点图 2 表示光照强度与植物光合速率的关系下列有关说法错误的是 ( )A.图 1 中 24 小时内不进行光合作用的时段是 0～5 点和 20～24 点B.图 1 的阴影部分可表示 6～19 点有机物的积累量C.图 2 中限制 A～C 段光合速率的主要外界因素是光照强度D.图 2 的 C 点时,每个细胞合成 ATP 的场所都有细胞质基质、线粒体、叶绿体【解析】选 D据图分析,图 1 中 0～5 点和 20～24 点氧气吸收速率一直保持最大,只进行细胞呼吸,A 正确;图 1 的阴影部分可表示 6～19 点有机物的积累量,B 正确;图 2 中限制 A～C 段光合速率的主要外界因素是光照强度,C 正确;图 2的 C 点时,每个细胞合成 ATP 的场所都有细胞质基质、线粒体,能够进行光合作用的细胞产生 ATP 的场所含有叶绿体,D错误。
2.以测定的 CO2 吸收量与释放量为指标,研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响,结果如图甲所示,下列分析正确的是 ( )A.光照相同时间,在 20 ℃条件下植物积累的有机物的量最多B.光照相同时间,35 ℃时光合作用制造的有机物的量与 30 ℃时相等C.如果该植物原重 X kg,置于暗处 4 h 后重(X-1)kg,然后光照 4 h 后重(X+2)kg,则总光合速率为 3/4 kg/hD.若将乙装置中 NaHCO3 溶液换成蒸馏水,则在黑暗条件下可测得 B 曲线【解析】选 B由图可知,图甲中虚线表示的是 CO2 吸收量,即光合作用净合成量,实线表示的是黑暗中 CO2 释放量,在光照时间相同的情况下,在 25 ℃时,CO2 吸收量最大,在 20 ℃条件下植物积累的有机物的量小于 25 ℃条件下积累的有机物的量,即 25 ℃光合作用净合成量最大,积累的有机物最多,A 错误;在光照时间相同的情况下,光合作用的总量是净光合作用和呼吸作用的总和,35 ℃时光合作用的总量为 3.00 mg/h 的净光合速率与 3.50 mg/h 的呼吸速率之和,30 ℃时光合作用的总量为 3.00 mg/h 的呼吸速率与 3.50 mg/h 的净光合速率之和,二者光合作用总量相同,B 正确;该植物原重 X kg,置于暗处 4 h 后重(X-1) kg,则 4 小时呼吸作用消耗有机物为 1 kg,然后光照 4 h 后重(X+2) kg,所以净光合作用生成有机物为 3 kg,在生成有机物的同时呼吸作用消耗有机物,4 h 呼吸作用消耗有机物为 1 kg,所以总光合作用生成有机物为 4 kg,则总光合速率为 1 kg/h,C 错误;由图可知,图乙装置可以用来测定光合速率,将乙装置中NaHCO3 溶液换成 NaOH 溶液,则在黑暗条件下可测得 B 曲线,D 错误。
3.如图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲线分别表示夏季某一天 24 小时的温度、某植物的真正光合速率、表观光合速率的变化,以下分析错误的是 ( )A.图中曲线Ⅲ在 a 点上升的原因是温度下降,细胞呼吸减弱B.图中曲线Ⅲ在 12 点左右 d 点下降的原因是温度过高,气孔关闭C.叶肉细胞在图中的 c、e 两点的光合速率大于呼吸速率D.与 d 点相比,e 点 ATP 的含量下降,C5 的合成速率下降【解析】选 B曲线Ⅱ表示真正光合速率,b 点光合作用刚开始进行,所以 b 点之前只进行细胞呼吸,图中曲线Ⅲ在 a点上升,即 CO2 释放量减少是因为晚上温度降低,细胞呼吸减弱,A 正确;曲线Ⅲ在 d 点下降,但是在相应时间曲线Ⅱ上升,说明随着温度的升高,呼吸速率的增加大于光合速率的增加,导致曲线Ⅲ下降,B 错误;c、e 两点时该植物的呼吸速率等于光合速率,但是对于叶肉细胞来说,光合速率大于呼吸速率,C 正确;e 点与 d 点相比较,CO2 浓度和温度变化不大,但是光照强度变化很大,所以可以认为 e 点光照强度减弱,暗反应不变,ATP 的产生量小于消耗量,ATP 的含量下降,光反应减弱导致暗反应减弱,C5 的合成速率下降,D 正确。
加固训练】已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为 25 ℃和 30 ℃,该植物在30 ℃、CO2 浓度一定时光合速率与光照强度的关系如图所示,下列叙述错误的是( )A.与 B 点相比较,C 点时叶肉细胞中 C3 的含量降低B.若将 CO2 浓度降低,则叶绿体中[H]合成速率将会变小,C 点向左下方移动C.当光照强度为 X 时,叶肉细胞中产生 ATP 的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体D.在其他条件不变的情况下,将温度调节到 25 ℃,图中 A 点将向上移动,B 点将向右移动【解析】选 D与 B 点相比较,C 点时光照强度高,光反应产生的 ATP 和[H]增多,C3 的还原加快,因此叶肉细胞中 C3 的含量降低,A 正确;若将 CO2 浓度降低,则 CO2 的固定过程减弱,生成的 C3 减少,C3 的还原过程减弱,造成[H]的积累,进而引起[H]合成速率和光合作用速率均变小,C 点向左下方移动,B 正确;当光照强度为 X 时,叶肉细胞的光合作用与细胞呼吸都能进行,因此产生 ATP 的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体,C 正确;在其他条件不变的情况下,将温度调节到25 ℃,则光合作用增强,细胞呼吸减弱,图中 A 点将向上移动,B 点将向左移动,D 错误。
二、非选择题(除特殊标注外,每空 3 分,共 32 分)4.测定 A 、B 两种植物的叶片在不同温度下光合作用和细胞呼吸速率,结果如图所示对照实验是在 30 ℃时进行的分析回答:注:每一项温度处理的光合作用和细胞呼吸速率,与 30 ℃时的数据比较所得的百分率表达1)光合作用光反应和暗反应所需要的能量来源分别为______________________________________2)这两种植物中,最可能原产于热带地区的是________________(2 分)3)水果在生长季节如果长期处于不致死的高温环境中,甜度会较低参考本研究的结果,说明产生这一现象的生理基础:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________4)某生物兴趣小组想通过实验验证 A、B 两种植物在上述不同温度下会出现光合作用强度的差异,现提供如下材料用具 : 打孔器 ( 用于叶片打孔 ) 、注射器 ( 排除叶肉细胞间隙中的空气 ) 、烧杯 , 请说明他们的实验设计思路 :________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析】(1)光合作用的光反应必须有光才能进行,所需要的能量来源于光能;暗反应不需要光,但需要光反应产生的ATP 提供能量2)由图可知:植物 A、B 光合作用速率开始下降的温度依次是 50 ℃和 40 ℃,而细胞呼吸速率开始下降的温度依次是55 ℃和 50 ℃可见,A 植物较 B 植物耐高温,所以植物 A 最可能生活在热带地区3)水果在生长季节 ,如果长期处于不致死的高温环境中 ,光合作用速率下降 ,合成的糖类等有机物减少 ,而细胞呼吸速率仍然很高,消耗的糖类较多,导致糖的净产量(积累量)减少,水果贮存的糖分较少,所以甜度会较低4)由题可知:通过实验验证 A、B 两种植物在上述不同温度下会出现光合作用强度的差异,自变量是不同温度和 A、B两种植物的叶片,因变量是依据单位时间内小圆形叶片上浮的数量来推测光合作用强度,而小圆形叶片的沉浮取决于光合作用和细胞呼吸产生的气体是否在细胞间隙积累,因此实验开始时应排除叶肉细胞间隙的气体依据实验设计遵循的相关原则和曲线图呈现的 6 种不同的温度可推知,该实验设计思路为:取 A、B 植物生长旺盛的叶片,分别用打孔器打出小圆形叶片若干,用注射器排出叶肉细胞间隙的气体后随机均分为 6 组,放在暗处盛有清水的烧杯中,分别将这6 组放置在 6 种不同的温度下(35 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃、55℃、60 ℃),在适宜的光照和相同的时间后,观察和记录各装置中叶片浮起的数量。
答案:(1)光能、ATP (2)A(3)在不致死的高温环境中 ,光合作用速率下降 ,而细胞呼吸速率仍然很高 ,所以糖的净产量 (积累量)减少,水果贮存的糖分较少(4)取 A、B 植物生长旺盛的叶片,分别用打孔器打出小圆形叶片若干,用注射器排出叶肉细胞间隙的气体后随机均分为 6 组,放在暗处盛有清水的烧杯中,分别将这 6 组放置在 6 种不同的温度下(35 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃、60 ℃),在适宜的光照和相同的时间后,观察和记录各装置中叶片浮起的数量5.光合作用与细胞呼吸是植物体的两个重要生理活动,图甲表示绿色植物的光合作用与细胞呼吸两者之间的关系图乙表示在光照充足、CO2 浓度适宜的条件下,温度对某植物光合作用速率和细胞呼吸速率的影响,图中实线表示实际光-1合作用速率,虚线表示细胞呼吸速率(单位:mg·h )据图分析回答下列问题:(1)图甲中,X 代表________(2 分),Y 代表__________(2 分),①～⑤过程(仅考虑有氧条件)中能使 ADP 含量减少的过程是________(写序号),②过程中发生的能量变化是______________________________________________。
2)②过程可产生合成 Z 的原料,这些原料的运动方向是_______________________________________3)分析图乙可知,光合作用、细胞呼吸都受温度的影响,其中与________(2 分)有关的酶对高温更为敏感;在光合作用和细胞呼吸过程中,有关酶的作用机理是________________________4)在 30 ℃条件下,白天光照 11 小时,一昼夜植物体的干重变化情况是______________________(取整数)解析】(1)根据以上分析可知,图甲中 X 表示 C3,Y 表示丙酮酸②暗反应中 C3 的还原消耗 ATP,能使 ADP 含量增多;①光反应、③有氧呼吸的第一阶段、④有氧呼吸的第二、三两个阶段都要合成 ATP,能使 ADP 含量减少②暗反应中 C3的还原发生的能量变化是 ATP 中活跃的化学能转变成有机物中稳定的化学能2)物质 Z 是 ATP,②表示暗反应中 C3 的还原需要消耗 ATP,产生 ADP,ADP 从叶绿体基质移动到类囊体薄膜,参与光反应过程3)从图乙中可以看出,光合作用的最适温度为 30 ℃,超过该温度后,光合作用强度开始下降,而细胞呼吸在 45 ℃时最强,因此光合作用有关的酶对高温更为敏感。
在光合作用和细胞呼吸过程中,有关酶的作用机理是酶能降低化学反应的活化能4)30 ℃条件下,植物的光合作用为 8 mg·h-1,细胞呼吸为 3.2mg·h-1,所以光照 11 小时,一昼夜植物体的干重变化=8×11-3.2×24≈11 mg答案:(1)C3 丙酮酸 ①③④ (ATP 中)活跃的化学能转化为(葡萄糖或有机物中)稳定的化学能(2)从叶绿体基质到类囊体薄膜(3)光合作用 酶能降低化学反应的活化能(4)增加 11 mg。