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光合作用与呼吸作用重难集训
题型一液滴移动法
【典例1】某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，在室温25 ℃下进行了一系列的实
验，下列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 当给予光照时，装置内植物既进行光合作用也进行呼吸作用，CO2缓冲液可保持装置
内CO2浓度不变，那么液滴移动距离即表示净光合作用释放O2的多少，A 正确；真光合强度
＝净光合强度＋呼吸强度，测呼吸强度需另设一装置，遮光处理(不能进行光合作用)，为排
除有氧呼吸产生的CO2的干扰，将X 溶液更换为NaOH 溶液，那么测得的液滴移动距离即有
氧呼吸消耗O2的量，B 正确；若X 溶液为清水并给予光照，光合作用大于细胞呼吸时，装置
内植物光合作用吸收的CO2量＝释放O2量，植物有氧呼吸吸收O2的量＝释放CO2的量，液滴
不移动，C 错误；若X 溶液为清水并遮光处理，开始一段时间内，植物进行有氧呼吸，消耗
的底物为脂肪时，其氧化分解需要O2的量大于产生CO2的量，液滴向左移动，D 正确。
【典例2】为测定小麦萌发种子的呼吸速率，某小组进行了如下实验，对于该实验评价正确
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的是( )
A.为排除微生物干扰，萌发种子应做煮熟处理
B.滤纸条的作用是增大NaOH 吸收CO2的面积
C.墨水滴向右移动表示种子只进行有氧呼吸
D.将NaOH 溶液换为清水，墨水滴左移说明呼吸底物有脂质
答案 B
解析 种子煮熟便无法进行呼吸作用，A 错误；滤纸条的作用是增大NaOH 吸收CO2的面积，
B 正确；墨水滴向右移动表示种子消耗了多少氧气，但不能表示只进行有氧呼吸，C 错误；
墨水滴向左移动，可能发生了无氧呼吸，不能说明呼吸底物有脂质，D 错误。
【典例3】下图是某生物兴趣小组探究不同条件下光合作用和呼吸作用过程中气体产生情况
的实验示意图，装置中的NaHCO3溶液可维持瓶内的CO2浓度在恒定水平。下列几种实验结
果(给予相同的环境条件)，不可能出现的是( )
A.甲、乙装置水滴都左移
B.甲、乙装置水滴都右移
C.甲装置水滴不动，乙装置水滴左移
D.甲装置水滴右移，乙装置水滴左移
答案 B
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解析 根据题意可知，装置中的NaHCO3溶液可维持瓶内的CO2浓度在恒定水平，故甲装置
内的气压变化是由氧气含量变化引起的，较强光照条件下(光合速率大于呼吸速率)甲装置内
水滴右移，黑暗或较弱光照条件下(光合速率小于呼吸速率)甲装置内水滴左移，适宜光照条
件下(光合速率等于呼吸速率)甲装置内水滴不动；乙装置内的青蛙只进行细胞呼吸而不进行
光合作用，故乙装置内水滴只能左移。
【典例4】芦荟属于景天酸代谢植物，它们在夜晚气孔开放，叶肉细胞吸收CO2转变成苹果
酸储存在液泡中；到了白天气孔关闭，液泡里的苹果酸逐渐转化并释放CO2，用于光合作用。
如图是某兴趣小组设计的测量一盆芦荟光合速率的实验密闭装置(初始时液滴在“0”刻度处，
装置温度、周围气压恒定)，已知氧传感器用于测量装置内O2的含量(初始时数据显示屏读数
为E)。请回答下列问题：
(1)芦荟夜晚能吸收CO2，却不能进行暗反应的主要原因是缺少暗反应所需的________。关于
芦荟叶肉细胞液泡内的pH，据题干信息推测，夜间________(填“小于”“等于”或“大
于”)白天。白天芦荟进行光合作用所需CO2的来源是________________(填生理过程)。在自
然条件下生长的芦荟，白天突然降低其所处环境中的CO2浓度，则短时间内植物体内C3含量
的变化情况是________。
(2)将该装置放于黑暗条件下，液滴________(填“向左移”或“向右移”)；若2 h 后测得气体
的变化量为20 mL，则该数据所反映生理活动的速率为________mL/h。
(3)若将该装置放于黑暗条件下，1 h 后刻度尺读数为N，数据显示屏读数为Q；若将该装置放
于适宜光照条件下，1 h 后刻度尺读数为M，数据显示屏读数为P。欲表示芦荟在适宜光照条
件下的总光合速率，下列可用的数据有________
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①M－N ②M＋N ③P－Q ④P＋Q
答案 (1)ATP、NADPH 小于 有氧呼吸第二阶段(丙酮酸的分解)和苹果酸转化 基本不变
(2)向左移 10 (3)①③
解析 (1)夜晚没有光照，芦荟叶肉细胞中不能进行光反应，无法为暗反应提供ATP、
NADPH，导致暗反应不能进行。由题干信息可知，夜间芦荟叶肉细胞合成苹果酸并将其储存
在液泡中，白天液泡中的苹果酸发生转化并释放CO2用于光合作用，故可推知夜间芦荟叶肉
细胞液泡内的pH 小于白天。白天芦荟叶肉细胞液泡里的苹果酸逐渐转化可为芦荟光合作用提
供CO2，同时有氧呼吸第二阶段中丙酮酸的分解也可为芦荟光合作用提供CO2。白天芦荟气
孔关闭，不受外界CO2浓度的影响。(2)装置内CO2浓度稳定，黑暗条件下装置气体体积变化
是由呼吸作用消耗O2导致的，故液滴向左移。此时测量的数据反映的是呼吸量，2 h 后测得
气体的变化量为20 mL，即2 h 呼吸作用消耗O2量为20 mL，则呼吸速率为20/2＝10 mL/h。
(3)将该装置放于黑暗条件下，液滴会左移，此时测量的数据可表示呼吸速率；将该装置放于
适宜光照条件下，液滴会右移，此时测量的数据可表示净光合速率。总光合速率＝呼吸速率
＋净光合速率，所以为了表示芦荟在适宜光照条件下的总光合速率，可用的数据有M－N(N
为负值)和P－E＋E－Q＝P－Q。
技巧点拨 光合作用和细胞呼吸实验探究中常用实验条件的控制
①增加水中O2——泵入空气或吹气或放入绿色水生植物；
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②减少水中O2——容器密封或油膜覆盖或用凉开水；
③除去容器中CO2——氢氧化钠溶液；
④除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境中；
⑤除去叶中叶绿素——酒精隔水加热；
⑥除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光；
⑦如何得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光。
题型二黑白瓶法
【典例1】回答下列与生态系统相关的问题。
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
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 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 若干小时后，透光的乙瓶中的氧气含量(C)与水样中氧气的初始含量(A)的差值表示这一
时间段内生产者净光合作用的放氧量；水样中氧气的初始含量(A)与不透光的甲瓶中的氧气含
量(B)的差值表示这一时间段内生产者呼吸作用的耗氧量；C 与B 的差值表示这一时间段内生
产者光合作用的总放氧量。
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技巧点拨
1.“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量。
2.有初始值，黑瓶中O2的减少量(或CO2的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中O2的增加量(或CO2
的减少量)为净光合作用量。没有初始值，白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量＝总光
合作用量。
题型三半叶法
【典例1】研究者将对称叶片一半遮光，另一半照光处理。经过一段时间后，在对称部位截
取同等面积(实验处理前干重相同)的叶片，烘干称重，用于相关速率的计算。不考虑光照条
件对叶片呼吸速率的影响，下列说法正确的是( )
A.遮光处理后叶绿体基质中C3的含量比照光处理后低
B.照光处理时类囊体薄膜上可发生NADP＋与电子和H＋结合
C.照光处理与遮光处理后叶片的干重差是由呼吸作用引起的
D.要计算光合作用速率还需测定同等面积叶片的初始干重
答案 B
解析 遮光后，光反应停止，短时间内C3被还原成C5的过程减弱乃至停止，而C5固定CO2
的过程仍能继续，故遮光后C3含量会比光照时的C3含量高，A 错误；照光处理时类囊体薄膜
上可产生NADPH，故可发生NADP＋与电子和H＋结合，B 正确；照光处理后与遮光处理后叶
片的干重差(单位时间内)是真光合作用速率，因此不需要测定同等面积叶片的初始干重，C、
D 错误。
题型四叶圆片
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【典例1】利用装置甲，在相同条件下分别将绿色植物E、F 的叶片制成大小相同的叶圆片，
抽出空气，进行光合作用速率测定。图乙是利用装置甲测得的数据绘制成的坐标图。下列叙
述正确的是( )
A.从图乙可看出，F 植物适合在较强光照下生长
B.光照强度为1 klx 时，装置甲中放置植物E 的叶圆片进行测定时，液滴不移动
C.光照强度为3 klx 时，E、F 两种植物的叶圆片产生氧气的速率相等
D.光照强度为6 klx 时，装置甲中E 植物叶圆片比F 植物叶圆片浮到液面所需时间短
答案 D
解析 根据图乙可知，F 植物叶圆片的光补偿点和光饱和点都比较低，适合在较弱光照下生
长，A 错误；光照强度为1 klx 时，E 植物叶圆片的呼吸速率大于光合速率，装置甲中E 植物
叶圆片会吸收装置中的氧气，使液滴左移，B 错误；光照强度为3 klx 时，E、F 两种植物叶
圆片的净光合强度相等，但E 植物叶圆片的呼吸作用强度大于F 植物叶圆片，故光照强度为
3 klx 时，E、F 两种植物的叶圆片产生氧气的速率不相等，C 错误；光照强度为6 klx 时，E
植物叶圆片净光合作用强度大于F 植物叶圆片的净光合作用强度，故此光照强度下，E 植物
叶圆片释放的氧气多，故装置甲中E 植物叶圆片比F 植物叶圆片浮到液面所需时间短，D 正
确。
【典例2】
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某同学欲测定植物叶片的总光合速率，做如图所示实验。在叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片
有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片烘干后
称其质量，测得叶圆片的总光合速率＝(7y－6z－x)/6(g·cm－2·h－1)。不考虑取叶圆片的机械损
伤和温度微小变化对叶片生理活动的影响，则M 处的实验条件是( )
A．下午4 时后在阳光下照射3 小时再遮光3 小时
B．下午4 时后将整个实验装置遮光3 小时
C．下午4 时后将整个实验装置遮光1 小时
D．下午4 时后在阳光下照射3 小时
答案 C
解析 上午10 时叶圆片干重为x 克，下午4 时叶圆片干重为y 克，这段时间内叶圆片既进行
了光合作用，又进行了细胞呼吸，因此(y－x)/6 (g·cm－2·h－1)可表示这段时间内叶圆片的净光
合速率。已测得叶圆片的总光合速率，因此叶圆片的呼吸速率可求得为(7y－6z－x)/6－(y－
x)/6＝(y－z)(g·cm－2·h－1)，因此M 处的实验条件是下午4 时后将整个实验装置遮光1 小时。
题型五间隔光照
【例1】 科研人员利用“间隙光”来测定沙棘的光合作用，每次光照20 秒，黑暗20 秒，交
替进行12 小时，并用灵敏传感器记录环境中氧气和二氧化碳的变化，实验结果部分记录如下
图所示。
据实验结果部分记录图分析，与连续光照6 小时，再连续黑暗6 小时的相比，“间隙光”处
理的光合作用效率________(填“大于”“等于”或“小于”)连续光照下的光合效率，原因
是“间隙光”能________________。上面曲线出现的原因是光合作用光反应的速率比暗反应
的速率________(填“更快”或“更慢”)。图中两条曲线所围成的面积S1________S2(填“大
于”“等于”或“小于”)。
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答案 大于 充分利用光合作用光反应产生的NADPH 和ATP 更快 等于
解析 光照总时间相同的情况下，“间隙光”与连续光照处理相比，光合作用合成的有机物
增多，光合作用效率更高，因为一般情况下，光合作用过程中的光反应速率很快，而暗反应
速率较慢，“间隙光”处理能充分利用光反应产生的NADPH 和ATP。S1面积相当于光照时
光反应积累的NADPH 和ATP，而这些NADPH 和ATP 在后续的黑暗处理时被暗反应所消耗，
所以S1与S2大致相等。
技巧点拨
由于催化暗反应的酶的催化效率和数量都是有限的，一般情况下，光反应的速率比暗反
应快，光反应的产物ATP 和NADPH 不能被暗反应及时消耗掉。持续光照，光反应产生的NADPH
和ATP 不能及时被暗反应消耗，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若
光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的光反应的产物，持续进行一
段时间的暗反应，因此在光照强度和光照时间不变的情况下，制造的有机物相对多。
题型六光合呼吸曲线
【典例1】如图表示20 ℃时玉米CO2吸收量与光照强度的关系，SA、SB、SC依次表示有关物
质量的相对值，下列说法中错误的是( )
A.SA＋SB＋SC表示光合作用总量
B.SC－SA表示净光合作用量
C.光照强度从B 到D 点变化过程中，C3逐渐减少
D.若提高CO2浓度，则B 点左移
答案 A
解析 由图可知，玉米光合作用总量＝呼吸作用消耗量＋净光合作用量＝SA＋SB＋SC－SA＝SB
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＋SC，A 错误；净光合作用量＝总光合作用量－呼吸作用消耗量＝(SB＋SC)－(SA＋SB)＝SC－
SA，B 正确；从B 到D 点，光照强度逐渐增强，光反应提供的NADPH 和ATP 增多，C3的还
原加快，因而逐渐减少，C 正确；若提高CO2浓度，光合作用速率上升，在较低的光照强度
下就可使光合作用强度等于呼吸作用强度，故B 点应左移，D 正确。
【典例2】如图为有关环境因素对植物光合作用影响的关系图，下列有关描述错误的是( )
A.图1 中，若光照强度适当增强，A 点左移，B 点右移
B.图2 中，若CO2浓度适当增大，A 点左移，B 点右移
C.图3 中，A 点与B 点相比，A 点时叶绿体中C3含量相对较多
D.图4 中，当温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
答案 D
解析 图1 中A 为CO2补偿点，B 为CO2饱和点，若光照强度适当增强，则光合作用强度也
随之增强，所以A 点左移，B 点右移，A 正确；图2 中，A 为光补偿点，B 为光饱和点，若
CO2浓度适当增大，则光合作用强度也随之增强，所以A 点左移，B 点右移，B 正确；图3 中，
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A、B 两点对应的光照强度相等，又因A 点时CO2浓度比B 点时的高，所以A 点与B 点相比，
A 点时叶绿体中C3含量相对较多，C 正确；图4 中，温度为25 ℃时，净光合量最多，当温度
高于25 ℃时，呼吸作用增强，净光合量减少，但不能判断光合作用制造的有机物的量是否
开始减少，D 错误。
【典例3】在光照恒定、温度最适条件下，某研究小组用甲图所示实验装置测量60 min 内密
闭容器中CO2的变化量，绘成曲线如乙图所示。下列叙述错误的是( )
A.a～b 段，叶绿体中ADP 从基质向类囊体膜运输
B.容器中绿色植物前30 min 平均真光合速率为50 ppm CO2/min
C.适当提高实验温度，容器中绿色植物的光饱和点将下降
D.若第10 min 时突然将容器中绿色植物转入黑暗环境中，短时间内叶绿体基质中C3的含量将
增加
答案 B
解析 a～b 段有光照，容器中绿色植物能进行光合作用，在类囊体膜上进行的光反应消耗ADP 产生ATP，
在叶绿体基质中进行的暗反应消耗ATP 产生ADP，因此叶绿体中ADP 从基质向类囊体膜运输，A 正确；由乙
图可知，前30 min 平均净光合速率是(1 680－180)÷30＝50(ppm CO2/min)，平均呼吸速率是(600－
180)÷30＝14(ppm CO2/min)，因此，容器中绿色植物前30 min 平均真光合速率为50＋14＝64(ppm
CO2/min)，B 错误；该实验是在最适温度条件下进行的，适当提高实验温度，容器中绿色植物的光合速率
将下降，其光饱和点也将下降，C 正确；若第10 min 时突然将容器中绿色植物转入黑暗环境中，则光反应
立即停止，不再有ATP 和NADPH 的生成，导致暗反应中C3 的还原受阻，而短时间内CO2 的固定仍正常进行，
所以短时间内叶绿体基质中C3 的含量将增加。
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