2020届高三精准培优专练八 测定光合速率和呼吸速率 生物 教师版
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1、精准培优专练培优点八 测定光合速率和呼吸速率一、“实验法”测定光合速率和呼吸速率应用1:密闭装置法典例1. 某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组,室温25下进行了一系列的实验,对实验过程中装置条件及结果的叙述错误的是( )A. 若X溶液为CO2缓冲液并给予光照,液滴移动距离可表示净光合作用强度大小B. 若要测真光合强度,需另加设一装置遮光处理,X溶液为NaOH溶液C. 若X溶液为清水并给予光照,光合作用大于细胞呼吸时,液滴右移D. 若X溶液为清水并遮光处理,消耗的底物为脂肪时,液滴左移【答案】C【解析】若X溶液为CO2缓冲液并给予光照,光合作用将吸收CO2释放O2导致液滴向右移动,液滴移动
2、的距离是释放O2的原因,可表示净光合作用强度大小,A正确;若要测真光合强度,即光合作用的总量,就要明白真正的光合强度=净光合作用强度(释放的O2量)+呼吸消耗强度(吸收的O2量),X溶液为CO2缓冲液并给予光照,可表示净光合作用强度大小,那X溶液为NaOH溶液并遮光处理,在有氧呼吸中吸收的O2量等于产生的CO2量并被NaOH吸收,导致密闭小室中气体体积减小,液滴向左移动,可表示的是呼吸消耗强度,B正确;清水既不吸收和释放O2,也不吸收和释放CO2X溶液为清水并给予光照,光合作用大于细胞呼吸时,呼吸作用产生的CO2全部被光合作用所用,光合作用产生的O2除满足呼吸作用所用外,又释放到细胞外,同时从
3、细胞外吸收CO2,但是密闭小室中的CO2量有限,限制释放的O2量和吸收的CO2量相等,液滴不移动,C错误;若X溶液为清水并遮光处理,消耗的底物为脂肪时,由于脂肪中H含量比糖中高,有氧呼吸时消耗的O2量多,产生的CO2量相对减少,导致密闭小室中气体体积减小,液滴左移,D正确。应用2:黑白瓶法典例2. 回答下列与生物的物质及能量代谢有关的问题:(1)在森林生态系统中,生产者的能量来自于_,生产者的能量可以直接流向_(答出2点即可)。(2)通常,对于一个水生生态系统来说,可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游植物的总初级生产量(生产者所制造的有机物总量)。若要测定某一水生生态系统中浮游植物的总
4、初级生产量,可在该水生生态系统中的某一水深处取水样,将水样分成三等份,一份直接测定O2含量(A);另两份分别装入不透光(甲)和透光(乙)的两个玻璃瓶中,密闭后放回取样处,若干小时后测定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含量(C)。据此回答下列问题。在甲、乙瓶中生产者呼吸作用相同且瓶中只有生产者的条件下,本实验中C与A的差值表示这段时间内_;C与B的差值表示这段时间内_;A与B的差值表示这段时间内_。【答案】(1)太阳能 初级消费者、分解者 (2)生产者净光合作用的放氧量 生产者光合作用的总放氧量 生产者呼吸作用的耗氧量【解析】(1)在森林生态系统中,生产者的能量来自于生产者通过光合作用固定的
5、太阳能。生产者的能量可以直接随着初级消费者的摄食作用而流入初级消费者,也可以随残枝败叶流向分解者。(2)依题意可知:甲、乙两瓶中只有生产者,A值表示甲、乙两瓶中水样的初始O2含量;甲瓶O2含量的变化反映的是呼吸作用耗氧量,因此BA呼吸作用耗氧量;乙瓶O2含量变化反映的是净光合作用放氧量,所以CA光合作用总放氧量呼吸作用耗氧量。综上分析,本实验中,CA光合作用总放氧量呼吸作用耗氧量净光合作用的放氧量,即 C与A的差值表示这段时间内生产者净光合作用的放氧量;CB光合作用总放氧量,即 C与B的差值表示这段时间内生产者的光合作用的总放氧量;AB呼吸作用耗氧量,即 A与B的差值表示这段时间内生产者的呼吸
6、作用耗氧量。应用3:半叶法典例3. 某科研小组采用“半叶法”对某植物叶片的光合速率进行测定。将对称叶片的一部分(A)遮光,另一部分(B)不做处理,并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后,在A、B的对应部位截取同等面积的叶片,烘干称重,分别记为MA、MB,获得相应数据,则可计算出该叶片的光合作用强度,其单位是mg/(dm2h)。(1)MA表示6小时后:叶片初始质量一呼吸作用有机物的消耗量;MB表示6小时后: + -呼吸作用有机物的消耗量。(2)若M=MB-MA,则M表示 。(3)真正光合速率(单位:mg/dm2h)的计算方法是 。(4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速
7、率,写出实验设计思路: 。【答案】(1)叶片初始质量 光合作用有机物的总产量(2)B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量(3)M值除以时间再除以面积,即M(截取面积时间)(4)将在测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开,一部分立即烘干称重,另一部分在暗中保存几小时后再烘干称重,根据二者干重差即可计算出叶片的呼吸速率【解析】(1)A部分遮光处理,植物叶肉细胞只能进行呼吸作用,因此MA表示6小时后:叶片初始质量一呼吸作用有机物的消耗量;B部分为遮光,植物叶肉细胞同时进行呼吸作用和光合作用,因此MB表示6小时后:叶片初始质量+光合作用有机物的总产量-呼吸作用有机物的消耗量。(2)根据第
8、(1)题可知,M=MB-MA=(叶片初始质量+光合作用有机物的总产量-呼吸作用有机物的消耗量)-(叶片初始质量-呼吸作用有机物的消耗量)=B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量。(3)真光合速率的大小可用单位时间、单位叶面积所吸收的CO2或释放的O2表示,亦可用单位时间、单位叶面积所积累的干物质量表示。因此真光合速率=M(截取面积时间)。(4)本方法主要是将光合作用和呼吸作用分开进行,最后取差值来计算单位面积、单位时间内的光合速率的方法。因此将在测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开,一部分立即烘干称重,另一部分在暗中保存几小时后再烘干称重,根据二者干重差即可计算出叶片的呼吸速率
9、。二、对点增分集训1下图为探究绿色植物的相关生命活动过程的实验装置。对图示装置的分析错误的是( )A. 红色小液滴移动的距离表示装置内O2的变化量B. 若测呼吸速率,该装置应置于黑暗中,对照组的植物应换成死幼苗C. 若测光合速率,给予一定的光照,单位时间小液滴移动的距离可代表总光合速率D. 打开阀门并移除NaOH溶液后,此装置可用来验证水是光合作用原料【答案】C【解析】装置中NaOH溶液的作用是吸收CO2,无论是测光合速率还是呼吸速率,红色小液滴移动的距离都表示装置内O2的变化量,A项正确;植物呼吸速率测定的条件是将装置置于黑暗中。为了使测得的有色液滴移动数值更准确,必须排除外界环境对这个装置
10、的影响,因此对照组装置内应放入与实验组相同的死幼苗,以测定该装置未进行呼吸时液滴的移动,从而得出更准确的数据,B项正确;若要测光合速率,应先将NaOH溶液换成NaHCO3缓冲液,后给予一定的光照,单位时间小液滴移动的距离可代表净光合速率,C项错误;装置内植物有一叶片的主脉切断分成A、B两部分,若打开阀门,移除NaOH溶液,该装置可用来验证水是光合作用原料,实验设计思路如下:将此装置在黑暗处放置一昼夜后,移到阳光下。一段时间后取下实验叶片,除去叶绿素后滴加碘液,观察A、B两部分颜色变化,D项正确。2如图甲曲线表示在温度为25(该温度是该作物光合作用的最适温度),水分和无机盐均适宜的条件下,温室内
11、光照强度与作物光合速率的关系;图乙是某同学“探究影响植物光合速率的因素”的实验装置。下列有关分析错误的是( )A图甲曲线中,当BEC时,限制作物增产的主要因素是CO2浓度B图甲曲线中,当光照强度为B时,叶绿体吸收CO2的量等于abC图乙装置中盛水玻璃柱的作用是吸收灯光的热量,避免光照对试管内水温的影响D若该植物呼吸作用的最适温度为30,在其他条件不变的情况下,将温度调节到30,图甲曲线中a点上移、b点下移【答案】D【解析】图甲曲线是在温度为25条件下获得的。若该植物呼吸作用的最适温度为30,光合作用的最适温度是25,在其他条件不变的情况下,将温度调节到30,则呼吸速率增大,光合速率有所减弱,所
12、以图甲曲线中的a和b点都将向下移动,D项错误。3为研究环境因素对某植物光合作用强度的影响,设计图甲所示实验装置若干(已知密闭小室内的CO2充足,光照不影响温度变化),在相同温度条件下进行实验,一段时间后测量每个小室中的气体释放量,绘制曲线如图乙。下列叙述正确的是( )A. 该实验中植物释放的气体是O2 B. 当距离为C时,该植物叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率 C. 当距离由C突然变为a时,短时间内叶绿体中C5的含量增加 D. 当光源与密闭小室的距离小于a时,限制光合作用的主要因素是光照强度【答案】C【解析】当光源与密闭小室的距离大于c时,呼吸速率大于光合速率,植物释放的气体是CO2,在距离小于
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