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中四生物练习卷：呼吸作用、光合作用与气体交换（12 题・100 分・75 分钟・附答案）｜原创模拟试题
练习卷 · DSE 生物：呼吸作用、光合作用与气体交换全卷
本卷 12 题、100 分、75 分钟，涵盖光合作用与呼吸作用方程式、叶片结构与气孔调节、光强度与气泡速率数据题、淀粉测试实验设计、氧债与肌肉酸痛、肺通气量计算、限制因子与密闭生态系统，附完整评分要点，适合中四生物操卷自评。
卷面资料 年级：中四（S4） ｜ 科目：生物 ｜ 时限：75 分钟 ｜ 总分：100 分 ｜ 题数：12
甲部：资料题与叶片结构（32 分）
回答全部题目，答案须写在指定位置。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 1 | 资料一：光合作用的总反应式为 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2。资料二：呼吸作用把葡萄糖分解，把能量释出供细胞活动使用。(a) 指出资料一反应式中的两种反应物，并说明各自从何而来。（3 分）(b) 解释光合作用与呼吸作用在气体交换上如何互相依赖。（3 分） | (a) 二氧化碳由大气经气孔扩散入叶；水由根吸收，经木质部运到叶。（3 分）(b) 光合作用释出的氧可供呼吸作用使用，呼吸作用释出的二氧化碳可供光合作用使用；两者互相补充，使大气中氧与二氧化碳的含量保持稳定。（3 分） |
| 2 | 下图为双子叶植物叶片的横切面，可见上表皮、栅状组织、海绵组织、叶脉及下表皮。(a) 描述栅状组织在结构上两项有利于光合作用的特征。（4 分）(b) 解释气孔多集中于下表皮对陆生植物减少水分散失的好处。（4 分） | (a) 细胞呈柱状且排列紧密，可容纳较多叶绿体；位于叶片最上层，最接近阳光；细胞间隙少，缩短二氧化碳的扩散距离。（4 分，每项 2 分）(b) 下表皮受阳光照射较少、温度较低，蒸腾较慢；气孔避开直射阳光，可在进行气体交换的同时减少水分散失。（4 分） |
| 3 | 一名学生以水草进行实验，改变光源与水草的距离，记录 15 秒内收集到的气泡数目：距离 10 cm 有 40 个、20 cm 有 18 个、30 cm 有 9 个。(a) 计算距离 20 cm 时每分钟的气泡产生速率。（4 分）(b) 解释为何光源由 20 cm 移近至 10 cm 的速率增幅，与光强度的增幅不成正比。（4 分） | (a) 18 ÷ 15 × 60 = 每分钟 72 个气泡。（4 分，列式 2 分、答案及单位 2 分）(b) 30 cm 至 20 cm 时光强度由限制因子变成较充足，速率由 36 升至 72，增加 1 倍；20 cm 至 10 cm 时光强度增为 4 倍，但速率只由 72 升至 160（约 2.2 倍）；因为二氧化碳浓度或温度已成为限制因子，叶绿体的光反应接近饱和，多余光能未能用于增加产物。（4 分） |
| 4 | 一名学生把盆栽天竺葵放在黑暗中 48 小时，再用不透光纸片遮盖部分叶片，然后置于阳光下 6 小时。取下叶片以热酒精脱色，再滴加碘液。(a) 说明实验前把植物置于黑暗 48 小时的目的。（4 分）(b) 描述预期见到的结果。（3 分）(c) 解释为何用热酒精而不用水煮脱色。（3 分） | (a) 令叶片原有的淀粉在黑暗中被运走或经呼吸作用消耗，使实验开始时叶片不含淀粉，确保滴碘液测到的淀粉是照光期间产生的。（4 分）(b) 未被遮盖的部分呈蓝黑色，被遮盖部分呈黄褐色（碘液本色）。（3 分）(c) 叶绿素溶于酒精而不溶于水；热酒精可加速溶解叶绿素，使叶片褪色，方便观察碘液的颜色反应。（3 分） |
乙部：实验设计与生理数据（36 分）
计算题须列出计算步骤，并注明单位。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 5 | (a) 指出呼吸作用与燃烧在能量释放方式上的两项差异。（3 分）(b) 解释剧烈运动后肌肉出现酸痛，以及运动后仍持续急促呼吸的原因。（6 分） | (a) 呼吸作用在常温下由酶催化，分多个步骤逐步释放能量，部分能量储存于 ATP；燃烧在高温下进行，一次过释放能量，大部分以热和光散失。（3 分）(b) 剧烈运动时氧气供应不足，肌肉细胞进行无氧呼吸产生乳酸，乳酸积聚引致酸痛；运动后持续急促呼吸以供应额外氧气，把乳酸氧化或运往肝脏，并补充肌肉的氧储备，即偿还氧债。（6 分） |
| 6 | 资料：某人在静止时呼吸频率为每分钟 12 次，每次吸入空气 0.5 L；运动时呼吸频率为每分钟 30 次，每次吸入 2.0 L。(a) 计算静止与运动时每分钟的肺通气量，并求两者的倍数。（4 分）(b) 列出运动时呼吸加深加剧的两项原因。（2 分）(c) 解释肺通气量增加如何有助肌肉持续收缩。（3 分） | (a) 静止：12 × 0.5 = 6 L/min；运动：30 × 2.0 = 60 L/min；倍数 60 ÷ 6 = 10 倍。（4 分）(b) 血液中二氧化碳浓度上升；血液 pH 下降，刺激呼吸中枢。（2 分）(c) 更多氧气进入肺泡并扩散入血液，供肌肉进行有氧呼吸产生 ATP；同时加速排出二氧化碳，减少乳酸积聚，使肌肉可持续收缩。（3 分） |
| 7 | 资料：把 20 g 正在发芽的绿豆放入保温瓶，瓶内温度由 20.0 °C 升至 24.0 °C；以 20 g 已煮沸冷却的绿豆作对照，温度只升 0.4 °C。假设瓶内水的质量为 100 g，水的比热容为 4.2 J g⁻¹ °C⁻¹。(a) 计算发芽绿豆组释放的热能，并求出每克绿豆释放的热能。（4 分）(b) 解释为何要设置已煮沸冷却绿豆的对照组。（5 分） | (a) 热能 = mcΔθ = 100 × 4.2 × 4.0 = 1680 J；每克绿豆释放 1680 ÷ 20 = 84 J。（4 分）(b) 煮沸冷却的绿豆已死亡，不能进行呼吸作用，用以证明升温源自活种子的呼吸作用，而非细菌分解或环境温度变化；对照组只升 0.4 °C，说明主要的热源是活种子。（5 分） |
| 8 | (a) 描述气孔在日间与夜间的开合变化，并指出控制开合的细胞名称。（4 分）(b) 解释在炎热干燥的中午，部分植物气孔暂时关闭对生存的利与弊。（5 分） | (a) 日间气孔张开，夜间大多关闭；开合由两个保卫细胞控制，保卫细胞吸水膨胀时气孔张开，失水时气孔关闭。（4 分）(b) 利：减少蒸腾，避免过量失水而萎蔫，保持细胞膨压；弊：二氧化碳进入减少，光合作用速率下降，氧气排出亦受阻，长期关闭会令叶温上升。（5 分） |
丙部：比较与应用（32 分）
解释题须用完整句子作答。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 9 | 指出光合作用与呼吸作用在以下四方面的差异：能量变化、气体交换方向、发生的细胞器、进行的时间。（8 分） | 能量：光合作用把光能储存于有机物，呼吸作用把有机物中的能量释放；气体：光合作用吸收二氧化碳并释出氧，呼吸作用吸收氧并释出二氧化碳；细胞器：光合作用在叶绿体进行，呼吸作用主要线上粒体内进行；时间：光合作用只在有光时进行，呼吸作用日间与夜间不停进行。（8 分，每项 2 分） |
| 10 | 某农夫在温室种植番茄，希望提高产量。(a) 解释在光照充足下提高温室内二氧化碳浓度为何能增产。（4 分）(b) 指出并解释另外一项可提高产量的措施。（4 分） | (a) 二氧化碳是光合作用的原料，在光照充足时成为限制因子；浓度提高，暗反应速率上升，制造更多葡萄糖，净光合作用速率增加，有机物累积更多。（4 分）(b) 把温室温度调至最适（约 25 °C 左右），提高酶活性；或延长光照时间以提供更多光能；或补充水分与矿物质（如镁与氮），维持叶绿素及蛋白质合成。（4 分） |
| 11 | 一名学生以水草在红光、绿光及白光下分别测得每分钟气泡数目为 42、8 及 45。解释三组结果的差异。（8 分） | 白光含各色光，总能量最高，净光合作用最强，故气泡最多（每分钟 45 个）；红光可被叶绿素大量吸收，速率接近白光（每分钟 42 个）；绿光大部分被叶片反射或穿透，吸收最少，光合作用最弱，故气泡最少（每分钟 8 个）；气泡数目反映氧气产生的速率。（8 分） |
| 12 | 在太空站的密闭舱内，科学家计划以藻类与植物维持太空人的氧气供应。解释为何需要光合作用生物，并指出一项仍需额外处理的问题。（8 分） | 藻类与植物吸收太空人呼出的二氧化碳进行光合作用，释出氧气供呼吸，并制造有机物作为食物，同时净化舱内空气；仍需处理：长期照明所需的能源、矿物质（氮、磷）循环、植物病虫害，以及密闭系统中氧与二氧化碳浓度的波动控制。（8 分） |
TutorZone 练习卷｜题目与文章为原创，并非任何学校或出版社的教材。