能量流动相关计算
能量流动效率计算
能量流动效率计算
能量流动效率是指在能量转移或转换过程中,从初始能量到最终能量的转移或转换过程中,实际上能够被有效利用的能量量与初始能量总量之比。计算能量流动效率是非常重要的,可以帮助我们了解能源转换过程中的能量损失情况,从而优化能源利用方式和提高能源利用效率。
能量流动效率的计算方法主要有两种:一种是利用能量守恒定律和热力学第二定律,通过对初末能量状态的分析,计算出在能量转移或转换过程中,能够被有效利用的能量量与初始能量总量之比;另一种是通过实验测量,直接计算出实际的能量输出与能量输入之比,从而得出实际的能量流动效率。
下面以太阳能电池板为例,介绍这两种计算方法的具体应用。
第一种方法:
假设一块太阳能电池板的初始能量为1000J,通过光能转换为电能后,最终输出的电能为800J。根据能量守恒定律,能量不会凭空消失,因此在转换过程中损失的能量量为初始能量减去最终输出的电能,即1000J-800J=200J。根据热力学第二定律,能量转换过程中总会有一部分能量被转化为热能散失掉,因此实际能够被有效利用的能量量应该是最终输出的电能减去损失的能量量,即800J-200J=600J。因此,这块太阳能电池板的能量流动效率为600J/1000J=60%。
第二种方法:
将该太阳能电池板接入一个电路中,通过测量电路输入的电能和
输出的电能,可以得到实际的能量输出与能量输入之比。假设电路输入的电能为1200J,输出的电能为800J,则能量流动效率为
800J/1200J=66.67%。这个数值与第一种方法计算的结果略有不同,可能是由于能量守恒定律和热力学第二定律的假设不一定完全符合实际情况,以及实验误差等原因所致。
能量流动的转换率计算
生态系统中能量流动转换率的计算
要做好生态系统中能量流动的转换率的计算题,首先要理解食物链、食物网和营养级的关系,其次要理解生态系统中能量流动的过程和规律。
1、某一食物链中关于能量流动的计算
生态系统的能量流动具有两个特点:能量流动的单向性和不可逆性,能量在流动过程中会逐级减少。生态系统各营养级之间的能量转化效率为10%-20%。在某一食物链中,若求最高营养级获得最多能量或提供最少生产者,一般取20%作为转化效率;反之,则取10%作为转化效率。
生态系统的总能量=第一营养级通过光合作用固定的太阳能的总量 ① ②
某一营养级得到的能量 = 第一营养级的能量 × (转换率)某一营养级数-1 ③ 第M 营养级得到的能量 = 第N 营养级的能量 × (转换率)M-N ④ 例题1:假定某生态系统中有绿色植物,蛙、蛇、鹰、昆虫和食虫鸟等生物,此生态系统的总能量为24000千焦,如营养级之间能量转化效率为15%,第三营养级和第四营养级所利用的能量分别是( )。
解析:套用公式③,第三营养级所利用的能量= 24000千焦 × (15%)3-1= 540千焦 ;第四营养级所利用的能量= 24000千焦 × (15%)4-1=81千焦。
2、某一食物网中关于能量流动的计算
首先要能识别食物网中的各条食物链,理解同一营养级的概念,然后结合食物链中的能量流动。
其一:只涉及食物网中一条食物链,根据要求选择相应的食物链,计算某一生物获得的最多(或最少)的能量。
例题2:在图-1中海鸟获得能量最多的食物链是
_______。海鸟每增加1千克,需消耗生产者生产的有机
2021高考生物解题技法12 能量流动的相关计算(Word学生考试版)
解答食物网中能量流动的相关计算题时,注意以下两种情况即可:
(1)知高营养级求低营养级时,求“最多”值——选最长食物链按10%计算,求“最少”值——选最短食物链按20%计算。
(2)知低营养级求高营养级时,求“最多”值——选最短食物链按20%计算;求“最少”值——选最长食物链按10%计算。
另外,要注意某一生物“从不同食物链中获得能量的比例”或某一生物“给不同生物提供能量的比例”,然后按照各个单独的食物链分别计算后合并。
1.现有一森林生态系统中存在食物链“马尾松→松毛虫→杜鹃”。如图表示松毛虫摄入能量的流动方向,图中字母代表能量值。若图中松毛虫摄入能量为2.2×109kJ,A中能量为1.6×109kJ,B中能量为1.2x109kJ,杜鹃同化能量为2.4×109kJ。下列说法错误的是()
A.图中B表示用于松毛虫生长发育繁殖(储存在体内)的能量
B.该生态系统中松毛虫到杜鹃的能量传递效率为10.9%
C.由松毛虫流入分解者的能量可用D+F表示
D.该森林发生火灾后又慢慢恢复,这属于群落的次生演替
2.大闸蟹是主要以植物为食的杂食性甲壳类。如图为养殖大闸蟹的阳澄湖某水域生态系统能量流动的部分图解,其中的英文字母表示能量(单位:kJ)。对该图的分析正确的是()。
A.流经阳澄湖该养殖区域的总能量为(a+2+5)KJ
B.大闸蟹到次级消费者的能量传递效率为(e+5)/(b+2)×100%
C.图中c代表大闸蟹用于生长、发育、繁殖的能量
D.d中的能量有一部分会通过次级消费者的食物残渣流向分解者
3.下图表示生态系统中各营养级能量的类型和去向(d表示该营养级未被利用的能量)。下列叙述错误的是()
对能量流动相关计算及应用
一、对能量流动相关计算以及应用
1.能量流动的相关计算
首先确定食物链,理清营养级上差别。其次能量传递效率为10%—20%,据题干中“最多”“最少”“至少”等特殊的字眼,确定使用10%或20%。
②.已知D营养级的能量为M,则至少需要A营养级的能量是
中,确定生物变化的“最多”或“最少”时,还应遵循以下原则:
①.食物链越短,最高营养级获得的能量越多。
②.生物间的取食关系越简单,生态系统消耗的能量越少;
例如:已知D营养级的能量为M,计算至少需要A营养级的能量,应取最短食物链A→D,并以20%的效率进行传递,即A ×20% =M 或者是A =M ÷ 20% ;计算最多需要A营养级的能量时,应取最长的食物链A→B→C→D,并以10%的效率进行传递,即A ×10% ×10% ×10% =M 或者是: A = M ÷(10% )³。
(3)在食物网中,某一营养级同时从上一营养级的多种生物按一定比例获取能量,则按照单独的食物链进行计算后再合并。
例如:
吃草籽鸟
禾谷类→虫→食虫鸟→鹰
兔
若鹰的食物1/3来自食虫鸟,1/3来自吃草子鸟,1/3来自兔,则鹰的能量每增加3千焦,最少消耗禾谷类多少千焦解析:若鹰体内增加3千焦的能量,鹰的食物1/3来自食虫鸟,1/3来自吃草籽鸟,1/3来自兔,则相关食物链有:禾谷类→虫→食虫鸟→鹰,鹰从禾谷类获得的能量为A×20% ×20% ×20% =1或者=1÷20%÷20%÷20%=125千焦;禾谷类→吃草籽鸟→鹰,鹰从禾谷类获得的能量为B×20% ×20% =1或者=1÷20%÷20%=25千焦;禾谷类→兔→鹰,鹰从禾
能量流动相关计算
2、丙每增加1 kg,最多要消耗戊多少kg? 1÷10%÷10% ÷10%÷10% =10000kg
假如鹰的食物2/5来自兔子,2/5来自老鼠, 其余来自蛇,则鹰要增加20g体重,最少消耗 植物多少克?
20×2/5÷20% ÷20% 20×2/5÷20% ÷20% 20×1/5÷20% ÷20% ÷20%
知低营养级的比例分配 用乘,若设,应设低营养级x
知高营养级的比例分配 用除,若设,应设高营养级x
右图食物网中的猫头鹰体重每增加20g至少 需要消耗植物 A 200g B 250g C 500g D 1000g
20÷20% ÷20%=500
如图所示的食物网中,戊的食物有12来自于乙,14来自于丙,14来 自于丁,且能量从生产者到消费者的传递效率为 10%,从消费 者到消费者的能量传递效率为 20%。若戊体重增加 20 g,需要 消耗植物( )
(2)设植物能量为 M,则调整前,人所得能量为:M×12×10%+
M×12×(10%)2=2M0+2M00=1210M0 ,调整后人所得能量为 M×45×10%
+
M×
ຫໍສະໝຸດ Baidu
15×(10%)2
=22M5
+5M00=
41M 500
,则
调整
后∶
调整
前比
值为
4510M0 /1210M0 ≈1.49,即调整后供养的人口是调整前的 1.49 倍。
能量流动计算小结
2.在浮游植物→浮游动物→鱼这条食物链中,如果鱼要增加1000 kg,那么,至少需要浮游动物和浮游植物分别是 ( B ) A.10000 kg和50000 kg B.5000 kg和25000 kg C.50000 kg和50000 kg D.10000 kg和10000 kg
3.某个生态系统中,生产者和次级消费者的总能量分别是E1和E3 ,在下列几种情况中,可能导致生态平衡被破坏的是 C A. E1>100E3 B. E1<100E3 C. E1<25E3 D. E1>25E3
存
D、各级消费者同化量中都有一小部分能量通过粪便流给了分解
者2021/5/27
5
变式:在某生态系统中,1只2 kg的鹰要吃10 kg 的小鸟,0.25 kg的小鸟要吃2 kg的昆虫,而 100 kg的昆虫要吃1000 kg的绿色植物。若各营 养级生物所摄入的食物全转化成能量的话,那 么,绿色植物到鹰的能量传递效率为( C )
⑶由图乙可以总结出生态系统能量流动的主要特点是 单向流动,。逐级递减
⑷若图甲中营养级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各有一种
生物甲、乙、丙,构成食物关系如右下
图。其中,甲能量中比例为x的部分直接
提供给丙,则要使丙能量增加AkJ,至少
需要消耗甲的能 25A/(k1J+(4X用)
所2给021字/5/2母7 的表达式表示)。
20
生物能量流动计算
生物能量流动计算
以下是对生物能量流动计算的简要概述,仅供参考:
在解决生物能量流动的计算问题时,需要遵循一定的原则和步骤。首先,要确定相关的食物链,理清生物在营养级上的差别。其次,进行具体的能量流动计算时,需要“顺推”(由生产者“植物”往下推)与“逆推”(由高营养级往低营养级推)的计算,前者用“乘法”,后者用“除法”。能量传递效率的计算公式是:能量传递效率=下一营养级的同化量÷上一营养级的同化量×100%。在解决有关能量传
递的计算问题时,还需要注意题目中是否有“最多”“最少”“至少”等特殊字眼,从而确定使用10%还是20%来解题。此外,还要区别能量传递效率和能量利用率的不同。
。
能量流动的相关计算(解析版)
能量流动的相关计算
1.某生态系统中存在如图所示的食物网,如将c的食物比例由a∶b=1∶1调整为2∶1,能量传递效率按10%计算,该生态系统能承载c的数量是原来的( )
A. 1.875倍
B. 1.375倍
C. 1.273倍
D. 0.575倍
【答案】B
【解析】
根据题意所给的食物比例和能量传递效率可计算,按原食物比例,C每增长一千克需消耗A 55千克;按调整后的比例,C每增长一千克需消耗A 40千克,所以1/40÷1/55=1.375倍,选B。
【考点定位】生态系统的能量流动
2.在如图所示的食物网中,假如猫头鹰的食物有2/5来自于兔子,2/5来自于鼠,1/5来自于蛇,那么猫头鹰若增加20 g体重,最少需要消费植物( )
A. 600 g
B. 900 g
C. 1 600 g
D. 5 600 g
【答案】B
【解析】
通过食物链(植物→兔→猫头鹰),猫头鹰增重30g×2/5=12g,最少需要消费植物的量为12g÷20%÷20%=300g;通过食物链(植物→鼠→猫头鹰),猫头鹰增重30g×2/5=12g,最少需要消费植物的量为12g÷20%÷20%=300g;通过食物链(植物→鼠→蛇→猫头鹰),猫头鹰增重30g×1/5=6g,最少需要消
费植物的量为6g÷20%÷20%÷20%=750g。所以合计需要消费植物300g+300g+750g=1350g。
【考点定位】生态系统的能量流动
【名师点睛】注意:在解决有关能量传递的计算问题时,首先要确定相关的食物链,理清生物在营养级上的差别,能量传递效率为10%~20%,解题时注意题目中是否有“最多”“最少”“至少”等特殊的字眼,从而确定是否使用10%或20%进行“最值”计算。
能量流动效率计算
能量流动效率计算
能量流动效率是指能量在系统中传递和转化的效率。在自然界中,能量从一个物体或系统传递到另一个物体或系统,通过不同的转化方式进行能量的转化。然而,能量的转化过程往往伴随着能量的损失,而能量流动效率就是衡量能量转化过程中损失的比例。
能量流动效率的计算可以通过比较输入能量和输出能量的比例来进行。在一个封闭的系统中,输入能量和输出能量之间的差异就是能量的损失。而能量流动效率等于输出能量除以输入能量,再乘以100%。
能量流动效率的计算可以用以下公式表示:
能量流动效率 = (输出能量 / 输入能量) * 100%
能量流动效率的计算可以用于各种能量转化过程的评估和优化。通过对能量流动效率的分析,可以确定能量转化过程中的主要损失来源,进而采取相应的措施来提高能量转化的效率。
在能源领域,能量流动效率的提高是一个重要的研究方向。例如,在传统的燃煤发电过程中,燃煤的能量转化效率往往只有30%左右,而剩余的70%能量以废热的形式散失在环境中。这种低能量转化效率不仅浪费了能源资源,还对环境造成了不可忽视的影响。因此,研究人员致力于提高燃煤发电过程的能量流动效率,通过改进燃烧技术、利用废热等手段来减少能量损失,实现更加高效的能源利用。
类似地,能量流动效率的提高也是可再生能源领域的一个关键问题。以太阳能为例,太阳能的转化效率往往较低,这限制了太阳能的广泛应用。目前,研究人员正在努力改进太阳能电池的转化效率,通过改进材料、结构和工艺等手段来提高能量流动效率,以实现太阳能的高效利用。
除了能源领域,能量流动效率的概念也适用于其他领域。例如,在生物学中,生物体内的能量转化也存在能量损失的问题。通过研究生物体内能量的流动效率,可以揭示生物体的能量利用策略,从而为生物学研究和生物工程应用提供参考。
2020年高考生物提分策略题型13 能量流动的相关计算(含答案解析)
题型13 能量流动的相关计算
解答食物网中能量流动的相关计算题时,注意以下两种情况即可:
(1)知高营养级求低营养级时,求“最多”值——选最长食物链按10%计算,求“最少”值——选最短食物链按20%计算。
(2)知低营养级求高营养级时,求“最多”值——选最短食物链按20%计算;求“最少”值——选最长食物链按10%计算。
另外,要注意某一生物“从不同食物链中获得能量的比例”或某一生物“给不同生物提供能量的比例”,然后按照各个单独的食物链分别计算后合并。
一、选择题
1.某同学通过分析蛇的食性绘制了如图所示的食物关系。假如一条1 kg的蛇,4/5的食物来自鼠,1/5的食物来自蛙。按能量流动的20%计算,此蛇间接消耗的植物为
A.45 kg B.22.5 kg
C.90 kg D.20 kg
【答案】A
【解析】分析题图:图示共有两条食物链,分别是植物→鼠→蛇,植物→昆虫→青蛙→蛇。按照最大能量传递效率(20%)计算,假如一条1kg的蛇,4/5的食物来自鼠,1/5的食物来自蛙.按能量流动的最高效率计算,此蛇间接消耗的植物为1×4/5÷20%÷20%+1×1/5÷20%÷20%÷20%=45 kg。故选A。
2.下图是一个食物网,假如鹰的食物有2/5来自兔,2/5来自鼠,1/5来自蛇,那么鹰若要增加20克体重,至少需要消耗植物
A.900克B.500克
C.200克D.600克
【答案】A
【解析】当能量传递效率为最大值即20%时,消耗的植物量最少。鹰经兔途径消耗的植物量为20×(2/5)÷20%÷20%=200(g);鹰经鼠途径消耗的植物量为20×(2/5)÷20%÷20%=200(g);鹰经蛇、鼠途径消耗的植物量为20×(1/5)÷20%÷20%÷20%=500(g),共计消耗植物量为200+200+500=900(g)。
【高中生物】生态系统的能量流动+相关计算专题+课件+高二上学期生物人教版选择性必修2
散失
①
呼 吸 作
以用 热 能 的 形 式 散 失
初级消费者同化量=摄入量-粪便量
属于上一营养级同化量的一部分
初级 消费 者同 化量
呼吸作用消耗 ①
流入下一个营养级②
用于生长、 发育和繁殖
残骸被分解者利用③
未利用(活体、石油煤炭)
④
...
3.最高营养级能量流动示意图
粪便
分
解 遗体残骸 者
利
③
用
散失
最高营养级 摄入量
(2)若已知人同化量(M),并已知人的食物来源素食:肉食由1:1 调整为2:1,求解最少需要植物量(A),计算时应“逆推(用除法)”。
20% 动物
植物(A)
11
20%
1
20% 2 3
人(M)
2
2
3
调整前:
M•1 M•1
1
2
2
1
2
A1
5
5
调整后:
M •2 M •1
1
3
3
1
2
A2
5
5
4.具有人工能量输入的能量传递效率计算
第3章 生态系统及其稳定性
第2节 生态系统的能量流动
本节聚焦
0 1
能量流动模型分析
0 2
能量流动的相关计算
0 3
2020年高考生物提分策略题型13 能量流动的相关计算(带答案解析)
题型13 能量流动的相关计算
解答食物网中能量流动的相关计算题时,注意以下两种情况即可:
(1)知高营养级求低营养级时,求“最多”值——选最长食物链按10%计算,求“最少”值——选最短食物链按20%计算。
(2)知低营养级求高营养级时,求“最多”值——选最短食物链按20%计算;求“最少”值——选最长食物链按10%计算。
另外,要注意某一生物“从不同食物链中获得能量的比例”或某一生物“给不同生物提供能量的比例”,然后按照各个单独的食物链分别计算后合并。
一、选择题
1.某同学通过分析蛇的食性绘制了如图所示的食物关系。假如一条1 kg的蛇,4/5的食物来自鼠,1/5的食物来自蛙。
按能量流动的20%计算,此蛇间接消耗的植物为
A.45 kg B.22.5 kg
C.90 kg D.20 kg
【答案】A
【解析】分析题图:图示共有两条食物链,分别是植物→鼠→蛇,植物→昆虫→青蛙→蛇。按照最大能量传递效率(20%)计算,假如一条1kg的蛇,4/5的食物来自鼠,1/5的食物来自蛙.按能量流动的最高效率计算,此蛇间接消耗的植物为1×4/5÷20%÷20%+1×1/5÷20%÷20%÷20%=45 kg。故选A。
2.下图是一个食物网,假如鹰的食物有2/5来自兔,2/5来自鼠,1/5来自蛇,那么鹰若要增加20克体重,至少需要消耗植物
A.900克B.500克
C.200克D.600克
【答案】A
【解析】当能量传递效率为最大值即20%时,消耗的植物量最少。鹰经兔途径消耗的植物量为20×(2/5)÷20%÷20%=200(g);鹰经鼠途径消耗的植物量为20×(2/5)÷20%÷20%=200(g);鹰经蛇、鼠途径消耗的植物量为20×(1/5)÷20%÷20%÷20%=500(g),共计消耗植物量为200+200+500=900(g)。
能量流动的相关计算(解析版)
能量流动的相关计算(解析版)能量流动的相关计算
能量是指物体或系统所具有的运动能力或变化能力,它在自然界中的流动和转化是非常重要的。能量的流动可以通过一些计算方法来进行解析和分析。本文将介绍能量流动的相关计算,包括能量传递、转化和守恒等方面的计算方法。
一、能量的传递计算
能量的传递是指能量从一个物体或系统传递到另一个物体或系统的过程。在能量传递过程中,我们可以通过计算来确定能量的传递量。能量的传递计算可以根据不同的情况采用不同的方法。
1.传导传热的计算
传导传热是指热量通过物体内部的微观振动的传递方式。对于传导传热的计算,我们可以使用热传导定律来进行。根据热传导定律,传导热量(Q)与热导率(k)、温度差(ΔT)和物体的截面积(A)成正比。传导传热的计算公式如下:
Q = k * A * (ΔT/Δx)
其中,Δx表示传热的距离或物体的厚度。
2.辐射传热的计算
辐射传热是指热量通过电磁波的辐射传递的方式。辐射传热的计算可以根据斯特藩-玻尔兹曼定律来进行。根据斯特藩-玻尔兹曼定律,辐
射热通量(P)与物体的辐射系数(ε)、温度的四次方(T^4)和物体
的面积(A)成正比。辐射传热的计算公式如下:
P = ε * σ * A * (T1^4 - T2^4)
其中,σ为斯特藩-玻尔兹曼常数。
二、能量的转化计算
能量的转化是指能量从一种形式转化为另一种形式的过程。在能量
转化过程中,我们可以通过计算来确定能量的转化效率和转化量。能
量的转化计算可以根据不同的情况采用不同的方法。
1.机械能的转化计算
机械能的转化是指动能和势能之间的转化。对于机械能的转化计算,我们可以使用动能和势能的计算公式来进行。动能的计算公式如下:K = 0.5 * m * v^2
微专题—能量流动的相关计算
微专题—能量流动的相关计算
1.确定食物网中的“最多”和“最少”问题
(1)低营养级“最少”消耗多少或高营养级“最多”增重多少:需选择最短食物链和最高能量传递效率20%。 (2)低营养级“最多”消耗多少或高营养级“最少”增重多少:需选择最长食物链和最低能量传递效率10%。 2.确认能量“分配比”中的“正推”与“逆推”
以为例:
(1)若“人的食物比例为植物∶动物=4∶1,则人增重1 kg 最少需植物多少kg ”则应“逆推”用“除法”,即x 1=1×45÷20%+1×15
÷(20%)2=9 kg 。(知来路,用除法)
(2)若“植物向人及向动物传递的能量比例为4∶1,则人增重1 kg 最少需植物多少kg ”则应“顺推”用“乘法”即x 2·45×20%+x 2·1
5
×(20%)2=1,则x 2≈5.95 kg 。(知去路,用乘法)
1.下图表示某生态系统食物网的图解,猫头鹰体重每增加1 kg ,至少消耗A 约( )
A .100 kg
B .44.5 kg
C .25 kg
D .15 kg 答案 C
2.某生态系统中存在如图所示的食物网,若将C 的食物比例由A ∶B =1∶1调整为2∶1,能量传递效率按10%计算,则该生态系统能承载C 的数量是原来的( ) A .1.875倍 B .1.375倍 C .1.273倍 D .0.575倍
答案 B
3.如图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值[单位为:103 kJ/(m 2·a)]。下列说法错误的是( )
A .图中A 代表的生理过程是细胞呼吸
B .第二营养级到第三营养级的能量传递效率为15.625%
人教版高中生物必修三学案:第5章 微专题突破 (四)能量流动的相关计算 含答案
(四)能量流动的相关计算
[核心精要]
在解决有关能量流动的计算时,首先要确定相关的食物链,然后注意题目中的“最多”、“最少”、“至多”、“至少”等词语,从而确定是使用10%或20%来解决相关问题。
(1)设食物链为A→B→C→D,分情况讨论:
实现问题思路求解计算过程
D营养级净增重
(M) 至少需要A营养级的量(X) X×20%×20%×20%=M 最多需要A营养级的量(X) X×10%×10%×10%=M
A营养级的需要
量(N) D营养级最多增重的量(X) N×20%×20%×20%=X D营养级至少增重的量(X) N×10%×10%×10%=X
提醒“最多”“至少”与“10%”“20%”的对应关系
设在食物链A→B→C→D中,各营养级间的传递效率分别为a%、b%、c%,若现有A营养级生物的总质量为M,能使D营养级生物增重多少?
列式计算:M·a%·b%·c%=X
此时不再涉及“最多”“至少”的问题。
(3)在食物网中分析时,确定生物量变化的“最多”或“最少”时,具体规律总结如下:
①知低营养级
求高营养级
⎩⎪
⎨
⎪⎧获能量最多
⎩⎪
⎨
⎪⎧选最短食物链
按×20%计算
获能量最少
⎩⎪
⎨
⎪⎧选最长食物链
按×10%计算
②知高营养级
求低营养级
⎩⎪
⎨
⎪⎧需最多能量
⎩⎪
⎨
⎪⎧选最长食物链
按÷10%计算
需最少能量
⎩⎪
⎨
⎪⎧选最短食物链
按÷20%计算
(4)如果是在食物网中,同一生物同时从上一营养级多种生物获得能量,且各途径所获得的生物量不等,则按照各自单独的食物链进行计算后合并。
[对点训练]
1.根据图示的食物网,若黄雀的全部同化量来自两种动物,蝉和螳螂各占一半,则当绿色植物增加G千克时,黄雀增加体重最多是( )
高中生物高考专题10 能量流动的过程分析及计算(解析版)
2020届高考生物难点及易错题精讲精练
专题10 能量流动的过程分析及计算
【难点精讲】
一、能量流动的过程分析
例题:(2019·内蒙古赤峰二中第三次月考)生态系统中存在食物链“马尾松→松毛虫→杜鹃”,如图表示松毛虫摄入能量的流动方向,下列叙述正确的是()
A.该食物链中的生物在数量上呈正金字塔模型
B.松毛虫和杜鹃之间的能量传递效率可用E/A×100%表示
C.由松毛虫流入分解者的能量可用C+D+F表示
D.若迁走全部杜鹃,松毛虫的种群数量将呈“J”型增长
【答案】B
【解析】该食物链中的生物在能量上呈正金字塔形,而数量上松毛虫的数量多于马尾松,不呈现正金字塔形;松毛虫的同化量是A,杜鹃的同化量是E,能量传递效率可用E/A×100%表示;由松毛虫流入分解者的能量可用D+F表示,C表示松毛虫粪便量,属于马尾松的能量;若迁走全部杜鹃,但由于资源和空间是有限的,松毛虫的种群数量增长将呈现“S”型曲线。
【难点突破】
不同营养级能量流动示意图
构建能量流动过程模型
方法一:
说明:两个等量关系:同化量(b)=呼吸作用消耗量(d)+用于生长发育和繁殖的能量(e);摄入量(a)=同化量(b)+粪便量(c)
方法二:
说明:三个去向(不定时分析):同化量=呼吸作用消耗量+分解者分解量+下一营养级的同化量(最高营养级除外)
方法三:
说明:四个去向(定时分析):同化量=自身呼吸作用消耗量(A)+未利用(B)+分解者的分解量(C)+下一营养级的同化量(D)(最高营养级除外)
变式训练1:(2019·山西实验中学质量监测)某同学绘制了如下图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能),下列叙述中错误的是()
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=900g
假如鹰的食物2/5来自兔子, 2/5来自老鼠,其余来自蛇, 有1.4㎏植物,至少可使鹰增 重多少克?
植物有a克,1/3供给兔,其余 给鼠,鼠3/5给蛇,其余给鹰, 则鹰最多增重多少?
植物1/3供给兔,其余给鼠,鼠 3/5给蛇,其余给鹰,若鹰要增 重20g,至少需要消耗植物多少?
右图食物网中的猫头鹰体重每增加 20g 至少 需要消耗植物 A 200g B 250g C 500g D 1000g
20÷20% ÷20%=500
1 1 1 如图所示的食物网中,戊的食物有 来自于乙, 来自于丙, 来 2 4 4 自于丁,且能量从生产者到消费者的传递效率为 10%,从消费 者到消费者的能量传递效率为 20%。若戊体重增加 20 g,需要 消耗植物( )
A.1 125 g C.2 000 g
B.1 600 g D.6 500 g
七、计算
计算:在食物链 “草
兔
鹰”中
1、假如现有草100公斤,至少可使鹰 1 增重 公斤。 2、假如现有草100公斤,最多可使鹰 增重 4 公斤 3、假如要使鹰增加2公斤体重,最少 要耗草 50 公斤。 4、假如要使鹰增加2公斤体重,最多 要耗草 200 公斤。
食物网中能量流动计算:
1、丙每增加1 kg,至少要消耗戊多少kg?
2.某板栗园的食物网的一部分如图所示。若甲的同化量中比例为
x的部分直接提供给丙,则要使丙的同化量增加 A kJ,至少需 要甲同化________kJ的能量来支持。
解析 “至少”需甲量,应按 20%传递效率计算,设植物量为 y,则有 1 12 y· x·+y(1-x)· ( ) =A 5 5 即 4yx+y=25A, 求得 y=25A/(1+4x)。
【典例】 (1) 若人类获取植物性食物与动
物性食物的比例是 1∶1 ,将此食物结构 改为 4∶1 ,能量流动效率按 10% 计算,则 调整后可供养的人口是前者的 ________ 倍。
(2)若植物向动物及向人提供的能量比例由
1∶1调整为1∶4,能量流动效率按10%计算,
则调整后供养的人口是前者的 ________ 倍。
; c对应能量属于该营养级生物粪便中的能量,不属于
本营养级的同化量(b),因此,c对应能量也就不属于该
营养级的生物的,D正确。
答案 C
3.在人为干预下,地震损毁的某自然保护区恢复过程中的 3 -2 -1 能量流动关系如下图(单位为10 kJ·m ·a ),据图分 析
2
110
16
7.5
1.1×10 kJ·m ( 1)据图分析,生产者固定的能量为________ 2 -1 ·a ,流经该生态系统的总能量为 ______________________________________ 生产者固定的太阳能和补偿输入的能量总和 。
1 (2)设植物能量为 M,则调整前,人所得能量为:M× ×10%+ 2 1 M M 11M 4 2 M× ×(10%) = + = , 调整后人所得能量为 M× ×10% 2 20 200 200 5 1 2M M 41M 2 + M× ×(10%) = + = ,则调整后 ∶ 调整前比值为 5 25 500 500 41M 11M / ≈1.49,即调整后供养的人口是调整前的 1.49 倍。 500 200
列 方 程 式 得 : 2h/5×20%×20% = e , (3/5)×(2/3)h×20%×20% = f , (3/5)×(1/3)h×20%×20%×20%=g,e+f+g=20 g。解得:h≈595(g)。 答案 (1)900 g (2)595 g
答案 25A/(1+4x)
解析
(1)在生态系统中,能量传递效率为20%时,能量在流动过程中损失最小,可消
耗最少的植物,为最高营养级提供最多的能量。因此,若计算使猫头鹰增加 20 g体重 至少消耗的植物质量,则能量按20%传递。设猫头鹰从不同食物链消耗的植物分别为 a、b、c,可写出:
列 方 程 式 得 : a×20%×20% = 20×2/5 , b×20%×20% = 20×2/5 , c×20%×20%×20%=20×1/5。 解得:a=200(g)、b=200(g)、c=500(g),a+b+c=900(g)。 (2)设猫头鹰从三条食物链中获得的能量依次为 e、f、g,植物固定的总能量为h。根据 题意,可绘图如下:
5-2 生态系统的能量流动
1. 下图表示能量流经某生态系统第二营养级示意图 [单 位J/(cm2·a)],据图分析,有关说法正确的是( )
A.该生态系统第一营养级同化的能量至少为400 B.第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是100 C.能量由第二营养级到第三营养级的传递效率是 20% D.该生态系统第三营养级同化的能量是15
解析
由图可知,根据能量守恒定律, a= b+c、 b= d
+e、 e=f+ g,因此,a= c+d+ f+g, A正确;b对应 的数值为该营养级生物的同化量, B正确;相邻两营养 级之间的能量传递效率=下一营养级的同化量 / 该营养 级的同化量×100%,但在本图中没有体现下一营养级生 物的同化量,因此也就无法计算能量传递效率, C错误
错误;选项 D将次级消费者摄入的能量等同于第三营养
级同化的能量,D错误。
答案 A
2. 下图表示能量流经某一营养级时的示意图,其中 a ~ g 表示能量值,请据图分析下列叙述中不正确的是(
)
A.上图存在的数量关系是a=c+d+f+g B.b对应的数值为该营养级生物的同化量 C.能量从该营养级到下一营养级的传递效率=g/b D.c所含的能量不属于该营养级的生物
某生态系统中存在如图所示的食物网,
若将 C 的食物比例由A∶B= 1∶1 调整 为 2∶1 ,能量传递效率按 10% 计算,
该生态系统能承载 C 的数量是原来的
( ) B.1.875倍
A.1.375倍
C.1.273倍
D.0.575倍
解析
由于生产者没有改变所以流向该生态系
统的总能量没有变化,设C原来的能量为a,则
解析
题图为能量流经某生态系统第二营养级的示意图
,其中A表示该营养级摄入的能量,B表示该营养级同化
的能量,C 表示该营养级用于生长、发育和繁殖的能量
,D表示呼吸作用中以热能的形式散失的能量,E表示分
解者利用的能量,B 错误;题图仅表示能量流经第二营
养级的过程,并不能得出第三营养级的同化量,因此无
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
法计算由第二营养级到第三营养级的能量传递效率,C
5
-
110
16
7.5
3 2 × 10 2)植食动物需补偿输入的能量值为_______
kJ·m ·a , 在这场地震中,受影响最大的生物是 _____________。
-2
-1
顶级食肉动物
110
16
7.5
3)在人为干预下能量在第一营养级到第二营养级的传递 12.7% 第二营养级到第三营养级之间的传递效率为 效率______, ________ 15.6% 4)由图可知:用于食肉动物自身的生长、发育、繁殖 -2 -1 3 等的能量值为________ kJ·m ·a 。 5.4×10
1÷20%÷20%=25kg
2、丙每增加1 kg,最多要消耗戊多少kg? 1÷10%÷10% ÷10%÷10% =10000kg
假如鹰的食物2/5来自兔子,2/5来自老鼠, 其余来自蛇,那么鹰要增加20g体重,最少消 耗植物多少克?
20×2/5÷20% ÷20%
20×2/5÷20% ÷20%
20×1/5÷20% ÷20% ÷20%
需要 A 提供的能量为 1/2a×10×10 + 1/2a×10
;改变食物比例后的 C 的能量设为 b ,则需要 A
提供的能量为2/3b×10+1/3b×10×10,根据
题 意 可 得 : 1/2a×10×10 + 1/2a×10 = 2/3b×10+1/3b×10×10,b/a=1.375。 答案 A
3.若某草原生态系统只存在下面的食物关系,尝试完成问题。
2 2 1 (1)假如猫头鹰的食物有 来自兔, 来自鼠, 来自蛇,那么,猫 5 5 5 头鹰若要增加 20 g 体重,最少需要消耗的植物为________。 2 3 2 (2)假如植物有 被兔所食,有 被鼠所食;鼠有 直接被猫头鹰捕 5 5 3 1 食,有 被蛇捕食后流入猫头鹰体内。那么,猫头鹰若要增加 20 g 3 体重,最少需要消耗的植物为________。(精确到个位数)