2023年高考生物一轮复习（全国版） 第3单元 微专题二　光合作用和细胞呼吸的综合分析

微专题二光合作用和细胞呼吸的综合分析题型一光合作用与细胞呼吸过程中的物质能量关系1．光合作用和有氧呼吸中各种元素的去向(1)C：CO2eq\o(→,\s\up7(暗反应))有机物eq\o(→,\s\up7(有氧呼吸),\s\do5(第一阶段))丙酮酸eq\o(→,\s\up7(有氧呼吸),\s\do5(第二阶段))CO2。(2)H：H2Oeq\o(→,\s\up7(光反应))[H]eq\o(→,\s\up7(暗反应))(CH2O)eq\o(→,\s\up7(有氧呼吸),\s\do5(第一、二阶段))[H]eq\o(→,\s\up7(有氧呼吸),\s\do5(第三阶段))H2O。(3)O：H2Oeq\o(→,\s\up7(光反应))O2eq\o(→,\s\up7(有氧呼吸),\s\do5(第三阶段))H2Oeq\o(→,\s\up7(有氧呼吸),\s\do5(第二阶段))CO2eq\o(→,\s\up7(暗反应))(CH2O)。2．光合作用与有氧呼吸中的能量转化跟踪训练1．如图表示在有氧条件下某高等植物体内有关的生理过程示意图，①～⑤表示有关过程，X、Y、Z和W表示相关物质。请据图判断下列说法，错误的是()A．X、Y、Z物质分别表示C3、丙酮酸和ATPB．①～⑤过程中能产生ATP的有①②③④C．②⑤过程分别表示C3的还原和CO2的固定D．光合速率小于呼吸速率时，④过程产生的CO2会释放到细胞外答案B解析据图可知，物质X是CO2固定的产物，所以X表示C3。物质Y是葡萄糖氧化分解成CO2的中间产物，所以Y表示丙酮酸。物质Z是光反应产生用于暗反应的ATP，A项正确；图中①过程表示光反应，能产生ATP。②过程表示暗反应中C3的还原，消耗ATP而不能产生ATP。③过程表示有氧呼吸的第一阶段，能产生ATP。④过程表示有氧呼吸第二阶段(或第二、三阶段)，能产生ATP。⑤过程表示暗反应中CO2的固定，不能产生ATP，B项错误、C项正确；光合速率小于呼吸速率时，④过程产生的CO2要比⑤过程消耗的CO2多，所以会有一部分CO2释放到细胞外，D项正确。2．下图表示植物叶肉细胞光合作用和细胞呼吸过程中氢元素的转移途径，下列相关叙述不正确的是()A．过程①④在生物膜上进行B．光合作用的原料H2O中的氧可以依次经过①②③④转移到细胞呼吸的产物H2O中C．植物体光补偿点时，叶肉细胞内的过程③④中合成的ATP少于过程①合成的ATPD．过程①②③④都有能量的转化答案B解析过程①光反应阶段在叶绿体的类囊体薄膜上进行，④有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行，A正确；光合作用的原料H2O中的氧可以依次经过①光反应释放到环境中，环境中的氧可通过④有氧呼吸第三阶段转移到细胞呼吸的产物H2O中，中间不经过②③，B错误；植物体光补偿点时，整体植株的光合作用等于呼吸作用，但植物的非绿色组织只能进行呼吸作用不能进行光合作用，故叶肉细胞的光合作用应大于自身的呼吸作用，即③④中合成的ATP少于过程①合成的ATP，C正确；过程①②③④不仅有物质的变化过程也伴有能量的转化，D正确。题型二光合作用与呼吸作用的相关计算1．根据关键词判定真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率检测指标细胞呼吸速率净光合速率真正光合速率CO2释放量(黑暗)吸收量(植物)、减少量(环境)利用量、固定量、消耗量O2吸收量(黑暗)、消耗量(黑暗)释放量(植物)、增加量(环境)产生量、生成量、制造量、合成量葡萄糖消耗量(黑暗)积累量、增加量产生量、生成量、制造量、合成量2.真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的内在关系(1)植物绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点)。(2)植物绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。(3)真正光合速率＝呼吸速率＋净光合速率。跟踪训练3．将某植物放在透明且密闭的容器内，并在适宜条件下培养。测得植物吸收和产生的CO2的速率如图所示。下列相关叙述正确的是()A．T1时刻，该植物固定CO2的速率是10mg·h－1B．T2时刻，该植物能进行光合作用但无有机物积累C．T1～T3时间段内，该植物的净光合速率逐渐下降D．T3时刻后，密闭容器中的CO2浓度不断升高答案C解析T1时刻，该植物固定CO2的速率为总光合速率，即总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝10＋2＝12(mg·h－1)，A错误；T2时刻，该植物净光合速率大于0，有有机物的积累，B错误；密闭容器内二氧化碳的含量一定，随着光合作用的进行，二氧化碳浓度逐渐降低，所以T1～T3时间段，该植物的净光合速率逐渐下降，C正确；T3时刻之后，该植物的光合速率等于呼吸速率，容器中CO2浓度保持不变，D错误。4．(2022·合肥高三期中)某生物兴趣小组欲测定温度对植物光合作用速率的影响，他们将生长状况相同的同种植物随机均分为4组进行实验，在不同的温度下测定叶片质量变化(均考虑为有机物的质量变化)。如图表示在不同温度下，测定某植物叶片质量变化情况的操作流程及结果。下列说法错误的是()A．从操作流程分析，该植物的呼吸速率可表示为Xmg/hB．从操作流程分析，该植物的总光合速率可表示为(2X＋Y)mg/hC．从实验结果分析，随温度升高，总光合速度先升高后下降D．在14℃下维持10小时光照后10小时黑暗，该植物叶片会增重30mg答案C解析从实验结果分析，随着温度的升高，2X＋Y的值分别为4、7、8、9，故总光合速率越来越大，C错误；14℃时，光照10小时积累的有机物量＝(Y＋X)×10＝(3＋2)×10＝50(mg)；黑暗10小时消耗的有机物量＝X×10＝2×10＝20mg，所以该植物叶片会增重50－20＝30(mg)，D正确。题型三植物光合作用和细胞呼吸的日变化曲线分析1．图1的B点、图2的B′C′段形成的原因：凌晨3时～4时，温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放减少。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呼吸作用强度。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“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呼吸作用强度，之后光合作用强度小于呼吸作用强度。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。跟踪训练5．(2022·马鞍山高三期中)下列关于曲线的描述，正确的是()A．图1中，两曲线的交点对应的是净光合速率为0时的温度B．图2中，de段和fg段下降的原因相同C．图3中a、b两点为光合速率和呼吸速率相等的点D．若呼吸作用的原料全部为葡萄糖，则图1中30℃时10h需消耗葡萄糖15mg答案C解析图1中，光照下CO2的吸收速率代表净光合速率，两曲线的交点对应的是净光合速率与呼吸速率相等，A错误；图2中，de段下降是因为气孔部分关闭导致CO2减少所致，fg段是因为光照强度降低所致，B错误；图3中，当光合速率和呼吸速率相等时，温室内二氧化碳浓度达到最高或最低点，a、b两点为光合速率和呼吸速率相等的点，C正确；若呼吸作用的原料全部为葡萄糖，图1中30℃时，黑暗条件下CO2的释放速率为3mg/h,10h释放CO2量为30mg，设10h需消耗葡萄糖xmg，根据有氧呼吸反应式，需消耗葡萄糖(6×44)/30＝180/x，x≈20.45mg，D错误。6．如图是大棚番茄在24小时测得CO2含量和CO2吸收速率的变化曲线图，下列有关叙述错误的是()A．a点CO2释放量减少可能是由温度降低导致细胞呼吸强度减弱B．番茄通过光合作用合成有机物的时间是c～e段C．由P点条件变为d点，C5生成减少D．植物干重最大的时刻是e点答案B解析a点温度降低导致细胞呼吸减弱，CO2释放量减少，A正确；番茄通过光合作用制造有机物的时间是b～f段，B错误；d时气温高，蒸腾作用过强导致气孔关闭，CO2供应不足，光合速率减慢，C5生成减少，C正确；c～e段光合作用大于呼吸作用，有机物积累，e点之后光合作用小于呼吸作用，故有机物积累最多的时刻是e点，D正确。题型四光合速率的测定方法1．“液滴移动法”(1)测定呼吸速率①装置烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液用于吸收CO2。②玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用干扰。③置于适宜温度环境中。④红色液滴向左移动(单位时间内左移距离代表呼吸速率)。(2)测定净光合速率①装置烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液，用于保证容器内CO2浓度恒定，满足光合作用需求。②必须给予足够光照处理，且温度适宜。③红色液滴向右移动(单位时间内右移距离代表净光合速率)。(3)物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。2．“黑白瓶法”：黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，瓶中生物只进行细胞呼吸，而白瓶中的生物既能进行光合作用又能进行细胞呼吸，所以黑瓶(无光照的一组)测得的为细胞呼吸强度值，白瓶(有光照的一组)测得的为表观(净)光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。3．“称重法”：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表观(净)光合作用强度值，综合两者可计算出真正光合作用强度值。需要注意的是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。跟踪训练7．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。图乙装置可以用来测定光合速率，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度，该装置置于20℃环境中。实验开始时，针筒的读数是0.2mL，毛细管内的水滴在位置X。20min后，针筒的容量需要调至0.6mL的读数，才能使水滴仍维持在位置X处。下列分析错误的是()A．光照相同时间，在25℃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℃相等C．图乙若以释放的氧气量代表净光合速率，则该植物的净光合速率为1.2mL/hD．若将图乙的碳酸氢钠溶液换成等量清水，20min后，要使水滴维持在位置X处，针筒的容量需向右调节答案D解析若将图乙的碳酸氢钠溶液换成等量清水，光合作用吸收的CO2与释放的O2量相等，20min后，要使水滴维持在位置X处，不需要调节针筒容量，D错误。8．(2022·辽宁实验中学高三质检)某生物科研小组从池塘某一深度取水样，分装到六对黑白瓶中(白瓶为透光瓶，黑瓶为不透光瓶)。剩余水样立即测定初始溶解氧为10mg/L。将瓶密封后有五对置于五种不同强度的光照条件下(温度相同)，一对放回原水层，24小时后，测定瓶中溶解氧量。请根据记录数据(如表)判断，下列说法正确的是()光照强度(klx)abcde原水层白瓶溶氧量(mg/L)31019303019黑瓶溶氧量(mg/L)333332A.光照强度为a时，白瓶和黑瓶的溶解氧量相同，说明a为黑暗条件B．光照强度为b时，植物不能发生光合作用C．原水层与c的白瓶溶解氧含量相同，可以推测原水层的光照强度为cD．当光照强度大于d时，白瓶中的植物产生的氧气量都是30mg/L答案A解析光照强度为b时，白瓶溶解氧量与初始溶解氧量相等，说明净光合速率为零，植物能发生光合作用，B错误；原水层与c的白瓶溶解氧含量虽相同，但呼吸速率不同[原水层的呼吸速率＝10－2＝8(mg/L)，c的白瓶呼吸速率＝10－3＝7(mg/L)]，所以两者的总光合速率不同，光照强度不同，C错误；当光照强度大于d时，白瓶中的植物产生的氧气量即为总光合量＝表观光合量＋呼吸消耗量＝30－10＋10－3＝27(mg/L)，D错误。9．某半干旱地区春季多风，干旱少雨；夏季酷热，降水相对较多；秋季凉爽，昼夜温差较大。某科研小组对当地甲、乙、丙三种植物在不同季节的生长情况进行研究，结果如下图所示。(1)植物的叶肉细胞中ATP的生成场所是____________________________，秋季光照下ATP生成速率最慢的植物是__________________。(2)夏季三种植物中生长最快的是__________，判断依据是________________________________________________________________________。(3)与其他两季相比，秋季三种植物的呼吸速率_____________(填“升高”“不变”或“降低”)，原因是_____________________________________________________。(4)研究发现，三种植物都可以通过调节根的吸水能力以适应春季干旱的环境，据图可知适应能力最强的是________，理由是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)将一株生长正常的甲植物对称叶片的一部分(a)遮光，另一部分(b)不做处理(如图所示)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量的转移。在适宜光照下照射4h后，在a、b的对应部位截取相等面积的叶片，烘干称重，分别记为Ma、Mb。若M＝Mb－Ma，则M的确切含义可以描