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1、高频命题点3细胞呼吸与光合作用的实验分析与设计真题领航目标方向导入高考1(2019全国卷,29)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理,该植物根细胞中溶质浓度增大,叶片中的脱落酸(ABA)含量增高,叶片气孔开度减小。回答下列问题。(1)经干旱处理后,该植物根细胞的吸水能力_。(2)与干旱处理前相比,干旱处理后该植物的光合速率会_；出现这种变化的主要原因是_。(3)有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的,而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料,设计实验来验证这一结论,要求简要写出实验思路和预期结果。解析：本题借助影响光合作用
2、的因素的相关知识,考查考生设计实验验证简单生物学事实的能力；通过对气孔开度减小原因的分析与探究,体现了科学探究素养中的方案探讨要素。(1)干旱处理后,该植物根细胞中溶质浓度增大,使根细胞的吸水能力增强。(2)干旱处理后,叶片气孔开度减小,从外界吸收的CO2减少,使该植物的光合速率降低。(3)要验证干旱条件下ABA引起气孔开度减小,需要取ABA缺失突变体植株,在正常条件下测定其气孔开度,经干旱处理后,再测定其气孔开度,预期结果是干旱处理前后气孔开度不变；再将上述干旱处理后的ABA缺失突变体植株随机分为两组,一组不做处理(对照组),一组进行ABA处理(实验组),在干旱条件下培养一段时间后,测定两组
3、的气孔开度,预期结果是实验组气孔开度减小,对照组气孔开度不变。答案：(1)增强(2)降低气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少(3)取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度,经干旱处理后,再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组,在干旱条件下,一组进行ABA处理,另一组作为对照组,一段时间后,分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小,对照组气孔开度不变。2(2016全国卷)BTB是一种酸碱指示剂。BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用,进行了如
4、下实验：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液,并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色,之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中。其中6支加入生长状况一致的等量水草,另一支不加水草,密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。试管编号1234567水草无有有有有有有距日光灯的距离(cm)20遮光*1008060402050 min后试管中溶液的颜色浅绿色X浅黄色黄绿色浅绿色浅蓝色蓝色*遮光是指用黑纸将试管包裹起来,并放在距日光灯100 cm的地方。若不考虑其他生物因素对实验结果的影响,回答下列问题：(1)本实验中,50 min后1号试管的溶液是浅绿色,则说明2至7号试管的实验结
5、果是由_引起的；若1号试管的溶液是蓝色,则说明2至7号试管的实验结果是_(填“可靠的”或“不可靠的”)。(2)表中X代表的颜色应为_(填“浅绿色”“黄色”或“蓝色”),判断依据是_。(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化,说明在此条件下水草_。解析：(1)依题意并结合表中信息可知：距日光灯的距离表示光照的强弱。2号试管遮光,其内的水草不能进行光合作用,但能进行呼吸作用；37号试管内的水草在有光的条件下,溶液颜色的变化是光合作用吸收的CO2量与呼吸作用释放的CO2量的综合反映；1号试管为对照组,其中的NaHCO3可维持CO2浓度的相对稳定,27号试管为实验组。综上所述,若50 min后,1
6、号试管的溶液是浅绿色,则说明27号试管的实验结果是由光合作用与呼吸作用引起的；若1号试管的溶液是蓝色,说明27号试管的实验结果是不可靠的。(2)2号试管因遮光,其内的水草不能进行光合作用消耗CO2,但能通过呼吸作用释放CO2,所以试管内CO2浓度最高,X代表的颜色应为黄色。(3)5号试管中的溶液颜色与对照组1号试管的相同,均为浅绿色,说明在此条件下水草的光合作用强度等于呼吸作用强度。答案：(1)不同光强下水草的光合作用和呼吸作用不可靠的(2)黄色水草不能进行光合作用,只能进行呼吸作用,溶液中CO2浓度高于3号管(3)光合作用强度等于呼吸作用强度,吸收与释放的CO2量相等。知识拓展培养学生实验探
7、究能力1某小组欲探究在一定氧气浓度下植物细胞呼吸的类型,请你利用如图所示装置和合理的材料进行实验,写出实验设计思路。_答案：取两组相同的上述装置分为甲、乙两组,两组植物均进行遮光处理(或将植物换成等量同种萌发的种子),甲组烧杯中加入NaOH溶液,乙组烧杯中加入等量蒸馏水,一定时间后测定两组装置中红色液滴移动的情况,并据此判断植物细胞呼吸的类型。2某同学做出的推测为适当遮光可能导致叶绿素含量增加。请设计一个实验验证该同学的推测是否正确,简单写出实验思路：_答案：提取并用纸层析法分离遮光和未遮光情况下的绿色叶片中的色素,观察并比较叶绿素色素带的宽度是否发生变化及发生何种变化。核心整合掌握必备生物知
8、识1绿叶色素的提取、分离(填空)(1) (2)结果2酵母菌呼吸方式测定的实验装置分析(填空)(1)图1中石蜡或油膜密封玻璃容器的目的是将液体与空气隔绝。(2)图2中NaOH可以除去空气中的CO2,澄清的石灰水能够检验气体中是否存在CO2。(3)图3中甲瓶中加入酵母菌和葡萄糖溶液后不应立即与乙瓶相连通,目的是让酵母菌消耗掉甲瓶中的氧气,保证通入乙瓶的CO2都是无氧呼吸产生的。3测定光合速率与呼吸速率(装置如下图,填空)考向立意突显学科素养和综合分析问题、解决问题的能力考向一以光合作用与呼吸作用的实验为载体,考查学生科学思维和分析问题的能力1某小组同学利用如图装置探究酵母菌在不同温度下的发酵实验,
9、取200 mL不同温度的无菌水倒入培养瓶,然后加入15 g葡萄糖及5 g干酵母,混匀后放在相应温度下水浴保温,实验进行20 min,观察现象如下表；回答下列问题：组别处理方法实验现象1冰水(0 )没有气泡产生2凉水(10 )只能看到少量气泡3温水(30 )产生气泡,由慢到快,由少到多4热水(55 )始终没有气泡产生(1)分析表格中实验现象,其根本原因是温度影响了_,从数据中分析_(填“能”或“不能”)得到酵母菌发酵的最适温度。(2)实验3的装置中最初液滴未移动,在15 min后液滴缓慢向_(填“左”或“右”)移动,整个过程细胞中产生该气体的场所有_。(3)有的同学认为实验组1和实验组4现象虽然
10、相同,但原理不同,老师建议他进行实验验证,请简要写出实验思路：_。若_,则证明他的观点是正确的。解析：(1)温度影响酵母细胞内酶的活性,进而影响无氧呼吸强度。从表中数据判断,该实验中30 时气体产生量最快、最多,但不能确定酵母菌发酵的最适温度。(2)实验3的装置中最初液滴未移动,说明进行有氧呼吸,氧气消耗量等于二氧化碳产生量；在15 min后液滴缓慢向右移动,酵母菌进行无氧呼吸,产生酒精和二氧化碳,整个过程细胞中产生二氧化碳的场所有线粒体基质和细胞质基质。(3)实验组1中低温致使酶活性较低,空间结构不变,实验组4中酶在高温下变性失活,验证该假设,可将实验组1和实验组4放在30 水浴中保温,一段
11、时间后,观察气泡产生情况。若实验组1产生气泡,实验组4仍然没有气泡产生,则证明假设正确。答案：(1)酵母细胞内酶的活性不能(2)右线粒体基质和细胞质基质(3)将实验组1和实验组4放在30 水浴中保温,一段时间后,观察气泡产生情况 实验组1产生气泡,实验组4仍然没有气泡产生2为了探究环境因素对光合作用强度的影响,某生物兴趣小组按如下步骤进行了实验：取长势一致的菠菜绿叶,用打孔器打出30个直径1 cm的圆形叶片(避开大的叶脉)。取3只小烧杯并编号,分别加入20 mL适宜浓度的NaHCO3溶液,向三只小烧杯中各放入10片圆形叶片,观察到叶片均浮在液面上。将三只小烧杯中的圆形叶片取出,用真空泵抽去叶肉
12、细胞间隙中的气体后放回小烧杯中,观察到叶片均下沉到烧杯底部。将3只小烧杯分别放到距离台灯(40W)10 cm、20 cm、30 cm处,观察并记录同一时间内3只小烧杯中圆形叶片上浮的情况。回答下列问题：(1)本实验探究的环境因素是_。(2)步骤向小烧杯中加入20 mL适宜浓度的NaHCO3溶液的目的是_；步骤将圆形叶片中的气体抽出的目的是_。(3)本实验以“小烧杯中圆形叶片上浮的情况”作为因变量的观察指标,原因是_。(4)若观察到步骤中3只小烧杯中圆形叶片均上浮,可在原有实验的基础上再增加分别距离台灯40 cm、50 cm、60 cm的3个实验组,其他条件不变重复上述步骤。预测结果：随着小烧杯与台灯距离的增加,圆形叶片上浮的数量_。解析：(1)由实验步骤可知,该实验的自变量是灯泡与装置的距离,即光照强度。(2)加入适宜浓度的NaHCO3溶液的目的是为光合作用提供二氧化碳,而将圆形叶片中的气体抽出的目的是排除原有气体对
