- 探究：环境因素对光合作用强度的影响
- 共1687题
I．图甲是某同学“探究在温度为30℃时影响植物光合速率的因素”的实验装置图．图乙表示该植物某叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时，单位时间内叶肉细胞CO2释放量和叶绿体O2产生总量的变化．试回答：
（1）图甲装置中在灯与试管之间放了盛水玻璃柱，目的是吸收灯光的热量，排除______的影响．
（2）图甲中，可通过改变______改变光照强度．
（3）光照强度为d时，光反应产生的并能够为暗反应所利用的物质是______．
（4）图乙中光照强度为b时，该叶肉细胞光合作用速率______（填＜、=、＞）呼吸作用速率，光照强度为c时，单位时间内该叶肉细胞从周围吸收______单位的二氧化碳．
（5）已知该叶肉细胞光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，在其他条件不变的情况下，将温度调节到25℃，则乙中c对应的柱状体个高度将______．
II．假定在30℃和适当的CO2浓度条件下，将某植物的叶片在不同光照强度下处理，测定其光合作用速率，结果如下表．
上表中正值表示CO2的吸收量，负值表示CO2的释放量．
（1）将该植物叶片置于8勒克司光照下10小时，黑暗中14小时，则每100cm2叶片共吸收的CO2量是______mg．
（2）将该植物叶片处以35℃以上不同的温度条件下，测定其光合作用和呼吸作用的速率．
图一为真正光合作用速率，图二在黑暗条件下测定．另有对照实验，在30℃条件下进行．光合作用和呼吸作用的速率以每一温度下的光合作用和呼吸作用速率，与30℃时的数据比较所得的百分率表达．研究结果如上图所示．该植物光合作用、呼吸作用开始受抑制的温度分别是______℃、______℃．该植物受热致死的临界温度是______℃左右．你应用的实验依据是______．
正确答案
解：Ⅰ、（1）图甲装置中在灯与试管之间放了盛水玻璃柱，目的是吸收灯光照射的热量，排除光照引起的温度变化对实验的影响．
（2）图甲中，可通过改变试管与光源之间的距离来改变光照强度．
（3）光照强度为d时，光反应产生能够为暗反应所用的物质是ATP和[H]．
（4）图乙中光照强度为b时，该叶肉细胞CO2，释放量大于0，说明此时光合作用速率＜呼吸作用速率；光照强度为c时，单位时间内该叶肉细胞产生O2量为6单位，由a点对应的状态分析可知，细胞呼吸需要的O2量也为6单位，则可释放0单位的氧气．
（5）已知该叶肉细胞光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，在其他条件不变的情况下，将温度调节到30℃，c对应条件下，植物O2产生总量为6单位，将温度由叶肉细胞光合作用最适温度25℃升高到30℃后，叶肉细胞的光合作用变弱，对应O2产生总量会减少．
II、（1）将该植物叶片置于8千勒克司光照下10小时，根据表格叶片吸收的CO2量为12×10=120mg；黑暗中14小时，其仅进行呼吸作用释放到外界环境的CO2则为14×4=56mg，每100cm2叶片共吸收的CO2量120mg-56 mg=64mg．
（2）与30℃时的数据比较所得的百分率表达，真光合作用速率在温度超过40℃后下降，呼吸作用在温度超过50℃后下降，该植物光合作用、呼吸作用开始受抑制的温度分别是40℃、50℃．在52℃时，植物呼吸作用为零，说明植物已经死亡．
故答案为：
I．（1）排除光照对试管内温度的影响
（2）改变试管与光源之间的距离（或相同距离用不同功率的灯泡照射）
（3）ATP、[H]（4）＜0 （5）增高
II（1）64 （2）40 50 52 在52度时，植物的呼吸作用速率为零，说明植物已死亡．
解析
解：Ⅰ、（1）图甲装置中在灯与试管之间放了盛水玻璃柱，目的是吸收灯光照射的热量，排除光照引起的温度变化对实验的影响．
（2）图甲中，可通过改变试管与光源之间的距离来改变光照强度．
（3）光照强度为d时，光反应产生能够为暗反应所用的物质是ATP和[H]．
（4）图乙中光照强度为b时，该叶肉细胞CO2，释放量大于0，说明此时光合作用速率＜呼吸作用速率；光照强度为c时，单位时间内该叶肉细胞产生O2量为6单位，由a点对应的状态分析可知，细胞呼吸需要的O2量也为6单位，则可释放0单位的氧气．
（5）已知该叶肉细胞光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，在其他条件不变的情况下，将温度调节到30℃，c对应条件下，植物O2产生总量为6单位，将温度由叶肉细胞光合作用最适温度25℃升高到30℃后，叶肉细胞的光合作用变弱，对应O2产生总量会减少．
II、（1）将该植物叶片置于8千勒克司光照下10小时，根据表格叶片吸收的CO2量为12×10=120mg；黑暗中14小时，其仅进行呼吸作用释放到外界环境的CO2则为14×4=56mg，每100cm2叶片共吸收的CO2量120mg-56 mg=64mg．
（2）与30℃时的数据比较所得的百分率表达，真光合作用速率在温度超过40℃后下降，呼吸作用在温度超过50℃后下降，该植物光合作用、呼吸作用开始受抑制的温度分别是40℃、50℃．在52℃时，植物呼吸作用为零，说明植物已经死亡．
故答案为：
I．（1）排除光照对试管内温度的影响
（2）改变试管与光源之间的距离（或相同距离用不同功率的灯泡照射）
（3）ATP、[H]（4）＜0 （5）增高
II（1）64 （2）40 50 52 在52度时，植物的呼吸作用速率为零，说明植物已死亡．
柑橘盛产于重庆，是重庆重要的经济作物．
I、某生物研究小组利用密闭玻璃温室对柑橘进行探究实验，在恒温下连续48h测定温室内CO2浓度及柑橘植株CO2吸收速率，结果如图所示．请分析回答下列问题：
（1）实验第12h时根尖细胞中产生[H]的细胞器有______，图中24h-48h中表示呼吸速率与光合速率相等的点是______（填字母）．
（2）e点时，若此时立即换成相同强度的绿光进行实验，叶绿体内C3含量的变化是______．
（3）从图中分析前24h比后24h的平均光照强度______．
Ⅱ．果农在给柑橘施肥时常要综合考虑施肥的种类和数量及土壤中肥料残余量．土壤中缺磷会导致植株矮小、叶色暗绿，影响光合作用效率．某同学假设：叶色暗绿的原因是缺磷导致叶片中类胡萝卜素缺乏引起的．该同学用柑橘幼苗作实验材料，设计了如下探究实验．
实验步骤：
①选取柑橘幼苗平均分为甲、乙两组．
②将两组柑橘幼苗栽培在相同土壤基质的花盆中，其中甲组添加磷，乙组不加磷，都放在相同且适宜的条件下培养一段时间．
③分别取两组柑橘幼苗等量的叶片进行色素提取和分离实验，对比两组实验层析分离结果．
分析回答以下问题：
（1）请改正上述方法步骤中的缺陷：步骤①______；步骤②______．
（2）改正实验缺陷后，按照该同学的假设，预期观察到的现象是：乙组滤纸条从上至下第______条色素带比甲组的窄．
Ⅲ．柑橘病毒类病害的危害日趋严重，已成为发展柑橘生产的严重障碍．依托西南大学的科研支持，北碚歇马镇成立了柑橘无毒苗研究中心．要获得柑橘无毒苗先选用柑橘幼苗的______的组织为材料，进行植物组织培养． 该培养液中常添加______等植物激素，以调节植物组织的正常发育．该生物技术的理论基础是______．
正确答案
Ⅰ（1）实验第12h时植物进行光合作用和呼吸作用，但是根尖细胞不含叶绿体，因此产生[H]的细胞器只有线粒体．判断呼吸速率与光合速率相等的点从图中看有两种方法：若看室内CO2浓度曲线的话，则拐点（最高点和最低点）就代表二者相等；若看CO2吸收速率曲线的话，则曲线与时间轴的交点就代表二者相等．但题中又限制了24h-48h，故只有e和f两点．
（2）由于植物不吸收绿光，故换成绿光后相当于光照强度减弱，则[H]和ATP减少，C3含量增多，C5含量减少．
（3）从室内CO2浓度变化可知，前24小时a点和d点室内CO2浓度一样，表明前24小时无有机物的积累；而后24小时d点和g点室内CO2浓度g点低于d点，表明后24小时内有有机物的积累．即后24小时的平均光合作用强度大于前24小时，故后24I小时平均光照强度大于前24小时．
Ⅱ（1）步骤①中，柑橘是无关变量，实验中应遵循无关变量等量的原则，所以应取相同的柑橘幼苗；步骤②中，根对矿质元素的吸收是以离子的形式吸收，而且溶于水溶液中，所以应采用甲组用完全培养液，乙组用缺磷的完全培养液．
（2）滤纸条从上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，由于缺磷导致叶片中类胡萝卜素缺乏，所以乙组滤纸条从上至下第1、2条色素带比甲组的窄．
Ⅲ根尖或茎尖的组织几乎不含病毒，是培养无毒苗的好材料．植物组织培养需要添加生长素和细胞分裂素，其原理是植物细胞的全能性．
故答案为：
I、（1）线粒体 e、f
（2）增多
（3）弱
Ⅱ、（1）①取相同的柑橘幼苗
②甲组用完全培养液，乙组用缺磷的完全培养液
（2）1、2
III、茎尖或根尖 生长素和细胞分裂素 植物细胞的全能性
解析
Ⅰ（1）实验第12h时植物进行光合作用和呼吸作用，但是根尖细胞不含叶绿体，因此产生[H]的细胞器只有线粒体．判断呼吸速率与光合速率相等的点从图中看有两种方法：若看室内CO2浓度曲线的话，则拐点（最高点和最低点）就代表二者相等；若看CO2吸收速率曲线的话，则曲线与时间轴的交点就代表二者相等．但题中又限制了24h-48h，故只有e和f两点．
（2）由于植物不吸收绿光，故换成绿光后相当于光照强度减弱，则[H]和ATP减少，C3含量增多，C5含量减少．
（3）从室内CO2浓度变化可知，前24小时a点和d点室内CO2浓度一样，表明前24小时无有机物的积累；而后24小时d点和g点室内CO2浓度g点低于d点，表明后24小时内有有机物的积累．即后24小时的平均光合作用强度大于前24小时，故后24I小时平均光照强度大于前24小时．
Ⅱ（1）步骤①中，柑橘是无关变量，实验中应遵循无关变量等量的原则，所以应取相同的柑橘幼苗；步骤②中，根对矿质元素的吸收是以离子的形式吸收，而且溶于水溶液中，所以应采用甲组用完全培养液，乙组用缺磷的完全培养液．
（2）滤纸条从上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，由于缺磷导致叶片中类胡萝卜素缺乏，所以乙组滤纸条从上至下第1、2条色素带比甲组的窄．
Ⅲ根尖或茎尖的组织几乎不含病毒，是培养无毒苗的好材料．植物组织培养需要添加生长素和细胞分裂素，其原理是植物细胞的全能性．
故答案为：
I、（1）线粒体 e、f
（2）增多
（3）弱
Ⅱ、（1）①取相同的柑橘幼苗
②甲组用完全培养液，乙组用缺磷的完全培养液
（2）1、2
III、茎尖或根尖 生长素和细胞分裂素 植物细胞的全能性
将金鱼藻置于一烧杯中培养．在不同温度下，金鱼藻的呼吸速率（用每小时O2消耗量表示）与温度关系如表．光合速率（用每小时O2释放量表示）与光照强度的关系如图所示．请据图表回答：
（1）从图中可见，金鱼藻的光合速率与______等因素有关．
（2）金鱼藻的呼吸速率随温度升高而升高．其原因是______．
（3）20℃条件下，用15KLX的光强连续照射11.3小时，合成的氧气约为______mg，其中约有______mg用于呼吸作用．
（4）10℃条件下，连续12小时给以20KLX的光照，再转入30℃条件下连续8小时黑暗处理，则金鱼藻20小时内，氧气的含量消长变化为______mg．
（5）适宜光照和温度条件下的金鱼藻，开始时产生氧气较快，但3天后氧气生成减慢，其最主要的原因是______；要使O2生成量不减，可向水中通入适量的______，这种物质能直接影响______．
（6）如果培养液中缺少Mg2+，长时间后金鱼藻将逐渐显示出______的颜色．
正确答案
解：（1）从图中曲线可以看出可见，横轴为光照强度，三条曲线具有不同温度，因此金鱼藻的光合速率与光强度、温度等因素有关．
（2）在一定范围内随着温度的提高，酶活性逐渐增强，因此金鱼藻的呼吸速率随温度升高而升高．
（3）20℃条件下，15KLX的光强条件下，曲线中看出植物光合速率为8mg/h，该条件下连续照射11.3小时生成的氧气总量=8×11.3=90.4mg，此时的呼吸速率为0.50mg/h，因此用于呼吸作用消耗的=0.50×11.3=5.65mg．
（4）10℃、20KLX的光照条件下，植物光合作用强度为4mg/h，呼吸速率为0.350mg/h，30℃条件下呼吸速率为0.7mg/h．因此连续12小时给光照，再转入30℃条件下连续8小时黑暗处理，则金鱼藻20小时内，光合作用合成总量=4×12=48mg，而呼吸作用消耗=0.35×12+0.7×8=9.8mg，则氧气含量消长变化为增加38.20mg．
（5）适宜光照和温度条件下的金鱼藻，开始时产生氧气较快，但3天后由于水中CO2逐渐被光合作用消耗而没有及时得到补充，光合作用减慢导致氧气生成减慢；要使O2生成量不减，可向水中通入适量的CO2，二氧化碳能直接影响光合作用中的CO2的固定（CO2和C5的结合）．
（6）由于镁是合成叶绿素的主要元素，如果培养液中缺少Mg2+，长时间后金鱼藻将缺少叶绿素，而逐渐显示出类胡萝卜素的颜色．
故答案为：
（1）光强度和温度
（2）在一定范围内随着温度的提高，酶活性逐渐增强，因此呼吸速率提高
（3）90.40 5.65
（4）增加38.20
（5）水中CO2逐渐被光合作用消耗而没有及时得到补充 CO2 光合作用中的CO2的固定（CO2和C5的结合）（6）类胡萝卜素
解析
解：（1）从图中曲线可以看出可见，横轴为光照强度，三条曲线具有不同温度，因此金鱼藻的光合速率与光强度、温度等因素有关．
（2）在一定范围内随着温度的提高，酶活性逐渐增强，因此金鱼藻的呼吸速率随温度升高而升高．
（3）20℃条件下，15KLX的光强条件下，曲线中看出植物光合速率为8mg/h，该条件下连续照射11.3小时生成的氧气总量=8×11.3=90.4mg，此时的呼吸速率为0.50mg/h，因此用于呼吸作用消耗的=0.50×11.3=5.65mg．
（4）10℃、20KLX的光照条件下，植物光合作用强度为4mg/h，呼吸速率为0.350mg/h，30℃条件下呼吸速率为0.7mg/h．因此连续12小时给光照，再转入30℃条件下连续8小时黑暗处理，则金鱼藻20小时内，光合作用合成总量=4×12=48mg，而呼吸作用消耗=0.35×12+0.7×8=9.8mg，则氧气含量消长变化为增加38.20mg．
（5）适宜光照和温度条件下的金鱼藻，开始时产生氧气较快，但3天后由于水中CO2逐渐被光合作用消耗而没有及时得到补充，光合作用减慢导致氧气生成减慢；要使O2生成量不减，可向水中通入适量的CO2，二氧化碳能直接影响光合作用中的CO2的固定（CO2和C5的结合）．
（6）由于镁是合成叶绿素的主要元素，如果培养液中缺少Mg2+，长时间后金鱼藻将缺少叶绿素，而逐渐显示出类胡萝卜素的颜色．
故答案为：
（1）光强度和温度
（2）在一定范围内随着温度的提高，酶活性逐渐增强，因此呼吸速率提高
（3）90.40 5.65
（4）增加38.20
（5）水中CO2逐渐被光合作用消耗而没有及时得到补充 CO2 光合作用中的CO2的固定（CO2和C5的结合）（6）类胡萝卜素
如图是探究绿色植物光合作用速率的实验示意图，装置中的碳酸氢钠/碳酸钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度．该装置放在20℃、黑暗环境中．实验开始时，针筒的读数是0.2mL，毛细管内的水滴在位置X，实验进行10分钟后，针筒的容量需要调至0.1mL的读数，才能使水滴仍维持在X的位置，此时开始用一定强度的光照射植物．照光30分钟后，针筒的容量需要调至0.5mL的读数，才能使水滴仍维持在X的位置．据此回答下列问题：
（1）若以消耗的氧气量来代表呼吸作用速率，该植物的呼吸作用速率是______mL/h．
（2）若以产生的氧气量来代表光合作用速率，该植物的光合作用速率是______mL/h．
（3）假若在该植物的叶片上涂上一层凡士林，光合作用的速率会大幅度下降，这一做法主要限制了光合作用的______反应阶段．
（4）如果在原实验中只增加光照强度，则针筒的容量仍维持在0.5mL读数处．在另一相同实验装置中，若只将温度提升至30℃，针筒容量需要调至0.8mL读数，才能使水滴维持在X的位置上．比较两个实验可以得出的结论是______．
正确答案
解：（1）实验开始时，针筒的读数是0.2mL，毛细管内的水滴在位置X，实验进行10分钟后，针筒的容量需要调至0.1mL的读数，才能使水滴仍维持在X的位置，即表明在黑暗条件下，植物10分钟呼吸作用消耗0.1ml的氧气，则呼吸速率=0.1÷
（2）针筒的容量调至0.1mL的读数，水滴维持在X的位置，此时开始用一定强度的光照射植物．照光30分钟后，针筒的容量需要调至0.5mL的读数，才能使水滴仍维持在X的位置，说明光合作用释放氧气为0.4ml，该值表示净光合作用量，因此净光合速率=0.4÷0.5=0.8mL/h，实际光合速率=净光合速率+呼吸速率=0.8+0.6=1.4mL/h．
（3）叶片上涂凡士林会使二氧化碳进入叶肉细胞的量减少，会使暗反应速率下降，进而影响光合速率．
（4）增加光照强度，针筒的容量仍维持在0.5mL读数处，说明光合作用强度没有增加，此时已经达到光合作用的饱和点，光照强度不再是限制因素；温度从20℃提升至30℃，针筒容量需要调至0.8mL读数，说明产生的气体增多，光合作用速率增大，即在光照充足的条件下，提高温度可提高光合作用的速率．
故答案为：
（1）0.6
（2）1.4
（3）暗
（4）在上述条件下，光照不是限制光合作用速率的主要因素，而温度才是限制光合作用速率的主要因素
解析
解：（1）实验开始时，针筒的读数是0.2mL，毛细管内的水滴在位置X，实验进行10分钟后，针筒的容量需要调至0.1mL的读数，才能使水滴仍维持在X的位置，即表明在黑暗条件下，植物10分钟呼吸作用消耗0.1ml的氧气，则呼吸速率=0.1÷
（2）针筒的容量调至0.1mL的读数，水滴维持在X的位置，此时开始用一定强度的光照射植物．照光30分钟后，针筒的容量需要调至0.5mL的读数，才能使水滴仍维持在X的位置，说明光合作用释放氧气为0.4ml，该值表示净光合作用量，因此净光合速率=0.4÷0.5=0.8mL/h，实际光合速率=净光合速率+呼吸速率=0.8+0.6=1.4mL/h．
（3）叶片上涂凡士林会使二氧化碳进入叶肉细胞的量减少，会使暗反应速率下降，进而影响光合速率．
（4）增加光照强度，针筒的容量仍维持在0.5mL读数处，说明光合作用强度没有增加，此时已经达到光合作用的饱和点，光照强度不再是限制因素；温度从20℃提升至30℃，针筒容量需要调至0.8mL读数，说明产生的气体增多，光合作用速率增大，即在光照充足的条件下，提高温度可提高光合作用的速率．
故答案为：
（1）0.6
（2）1.4
（3）暗
（4）在上述条件下，光照不是限制光合作用速率的主要因素，而温度才是限制光合作用速率的主要因素
①M点时，植物叶肉细胞内合成ATP的场所只有线粒体
②若适当降低大棚温度，则N点将会向右移动
③O点时，限制植物体的光合作用强度的主要因素是光照强度
④P点时，若想提高作物产量可以适当补充光照，绿光灯效果最好
⑤Q点光照强度时，适当使用二氧化碳发生器可以提高作物产量．
正确答案
解析
解：①M点时，光照强度为0，植物叶肉细胞进行呼吸作用，合成ATP的场所有细胞质基质和线粒体，①错误；
②题中没有没有说该条件下为适宜温度，因此降低温度可能导致两种结果：如果是促进光合作用，则N点将会左移；如果使光合作用强度更低，则N点将会右移，②错误；
③O点时，限制植物体的光合作用强度的主要因素是光照强度，因为不同二氧化碳浓度光合作用速率是一样的，③正确；
④P点时，若想提高作物产量可以适当补充光照，白光灯效果最好，色素对绿光吸收最少，④错误；
⑤Q点光照强度时，明显看出高CO2浓度下光合速率提高，因此适当使用二氧化碳发生器可以提高作物产量，⑤正确．
故选：B．
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