Question

15．某科研小组为探究植物光合作用速率的变化情况，设计了由透明的玻璃罩构成的小室，如图A所示．检测期间植物有时有照光（固定的光照强度），有时则是处于完全黑暗中，测得连续60分钟内氧气浓度变化的结果如B所示曲线（液滴移动距离已换算为ppm）．

（1）影响小室内植物光合作用速率变化的主要环境因素是温度，在分钟测定时间点，装置内的氧气浓度为250ppm．
（2）在最初10分钟时段，瓶内植物进行作用．在第40分钟时，植物（有/没有）光照，你的判断理由是因为在该时段，植物的光合速率大于呼吸速率（或光合作用大于呼吸作用或O₂的生成大于O₂消耗）．
（3）在实验过程中某段时间内，记录液滴的移动，获得以下数据：

每隔一定时间记录一次刻度数据
…	-29	-15	0	+18	+35	…

该组实验数据是在B曲线的B（A.15-35/B.40-60）分钟时间段内获得的．
（4）如果该植物后30分钟的呼吸速率平均值与前20分钟呼吸速率平均值相同，则该植物后30分钟内真正光合作用的平均速率为9×10³ppm/小时．
（5）该植物在某时间段内叶肉细胞中光合作用、有氧呼吸两者之间存在以下的联系，其中甲～戊表示生理过程，a～d表示相关物质，请据图C回答：
①物质d表示CO₂，过程丙进行的部位是线粒体内膜．
②在过程甲～戊中，能产生ATP的有甲丙丁戊．
（6）有些植物的部分细胞能进行产生乳酸的无氧呼吸，则根据无氧呼吸过程分析下列三者含有的能量大小关系：1mol葡萄糖＞2mol丙酮酸＜2mol乳酸（＞、＜、=）．

Answer 1

分析 分析装置图和曲线图是解答本题的关键．图A是密闭装置，内有二氧化碳缓冲液，说明实验过程中二氧化碳浓度始终不变，有光照时，光照强度相等，刻度移动表示是氧气的变化量，B图中，约24分钟之前，氧气的量逐渐减少，说明是处于黑暗条件下，24分钟之后，小室内氧气含量逐渐升高，说明光合作用大于呼吸作用；图C中，甲是光合作用的光反应阶段，乙是光合作用的暗反应阶段，丙是有氧呼吸的第三阶段，丁是有氧呼吸第二阶段，戊是有氧呼吸的第一阶段．

解答 解：（1）由题意和题图知，图A中二氧化碳浓度不变，有光时光照强度不变，因此影响小室内植物光合作用速率变化的主要环境因素是温度；分析题图可知，24分钟左右，小室内氧气浓度最低，装置内的氧气浓度为250ppm时对应2个时间点，约是20、30 分钟．
（2）分析题图可知，在最初10分钟时段，瓶内氧气浓度快速下降，此时植物细胞进行有氧呼吸；在第40分钟时，小室内的氧气浓度处于上升阶段，此时光合作用大于呼吸作用，因此植物存在光照条件．
（3）分析表格中信息可知，从每隔一定时间记录一次刻度数据是逐渐增大，说明小室内氧气浓度逐渐升高，光合作用大于细胞呼吸作用，因此应该对应图B中24分钟之后的阶段．
（4）由题图曲线可知，20分钟内呼吸速率为1750-250=1500 ppm/20min；30分钟内净光合速率为2500-250=2250 ppm/30min；所以30分钟内真光合速率为2250+1500×30/20=4500 ppm/30min，即真光合速率为4500×2=9000 ppm/小时．
（5）①分析题图可知，d是有氧呼吸第二阶段的产物，且是暗反应的原料，因此是二氧化碳；丙是有氧呼吸第三阶段，发生在线粒体内膜上；②图中产生ATP的过程是有氧呼吸的三个阶段及光反应阶段，暗反应过程不产生ATP，需要消耗ATP．
（6）无氧呼吸只有第一阶段放能，第二阶段加氢还原反应，2mol乳酸比2mol丙酮酸多于第一阶段放出的[H]．
故答案为：
（1）温度     20、30 
（2）（有氧）呼吸     有      因为在该时段，植物的光合速率大于呼吸速率（或光合作用大于呼吸作用或O₂的生成大于O₂消耗）
（3）B          
（4）9
（5）①CO₂  线粒体内膜   ②甲丙丁戊
（6）＜

点评 本题具有一定的综合性和难度，属于考纲中理解、应用层次的考查，在解答过程中需准确分析图解，从图解中获取解题的有效信息．光合作用和呼吸作用过程中的几个名词需理解：净光合速率即为有机物积累速率、有机物合成速率即为总光合速率，总光合速率=净光合速率+呼吸速率、从周围环境吸收CO₂的量即为净光合作用量．