第2单元 第4课时 光合作用原理及影响因素-【金版教程】2025年高考生物一轮复习解决方案全书word（新教材，多选版）

金版教程 高考科学复习解决方案 生物学(经典多选版) 第课时　光合作用原理及影响因素 [内容标准细化]　1.光合作用的基本过程。2.影响光合作用强度的环境因素。3.叶绿体色素的提取和分离。 课前5min检测 1．下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是(　　) A．提取色素时，研磨应充分、细致而缓慢，力求提取更多色素 B．将研磨液倒入玻璃漏斗时，应在漏斗基部放一张滤纸 C．若收集的滤液呈淡绿色，原因可能是未加碳酸钙或使用了放置数天的菠菜叶 D．色素分离后，滤纸条最上方是胡萝卜素，说明其在层析液中的溶解度最小 答案　C 解析　提取色素时，应迅速、充分地进行研磨，A错误；将研磨液倒入玻璃漏斗时，漏斗基部需要放一块单层尼龙布进行过滤，滤纸会吸附色素，影响实验结果，B错误；若收集的滤液呈淡绿色，说明叶绿素含量较少，原因可能是未加碳酸钙或使用了放置数天的菠菜叶等，C正确；绿叶中的四种光合色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，滤纸条最上方是胡萝卜素，说明其在层析液中的溶解度最大，D错误。 2．如图表示绿色植物光合作用的部分过程，图中a～c表示相关物质，甲、乙为结构。下列有关说法正确的是(　　) A．甲为叶绿体，乙为细胞质基质 B．a、b、c依次为O2、NADPH、ADP C．适宜条件下，当外界CO2含量升高时，a的产生速率可能会加快 D．该过程合成的ATP大部分运出叶绿体，用于绿色植物的各种生命活动 答案　C 解析　题图表示光合作用的光反应阶段的相关生化反应，发生在叶绿体类囊体薄膜上，甲表示类囊体薄膜，乙为叶绿体基质，A错误；a为水光解产生的O2，b为NADP＋和H＋合成的NADPH，c为合成ATP的原料ADP和Pi，B错误；外界CO2含量升高，暗反应速率可能会加快，光反应速率也可能会加快，O2的释放速率加快，C正确；光合作用过程合成的ATP用于叶绿体自身消耗，D错误。 3.如图中曲线Ⅰ表示黄豆光合速率与光照强度的关系(适宜温度、CO2浓度为0.03%)。在y点时改变某条件，曲线变为Ⅱ。下列分析合理的是(　　) A．将光照强度突然由y点时的变为x点时的，则短时间内叶绿体中的C3含量降低 B．在y点时，升高温度导致曲线由Ⅰ变为Ⅱ C．制约x点光合作用的因素主要是叶绿体中色素的含量 D．制约z点光合作用的因素可能是CO2浓度 答案　D 解析　光照强度突然降低，光反应产生的NADPH和ATP减少，C3的还原降低，短时间内CO2的固定不变，所以短时间内C3含量升高，A错误；曲线Ⅰ表示黄豆在适宜温度下的光合速率与光照强度的关系，再升高温度，酶活性减弱，光合速率会下降，B错误；z点对应的光照强度之前，随着光照强度的增强，光合速率也在增加，所以制约x点时光合作用的因素主要是光照强度，C错误；z点之后光合速率不再随着光照强度的增加而增加，而且此时温度处于最适状态，所以限制因素最可能是CO2浓度，D正确。 知识自主梳理 一　捕获光能的色素和结构 1．绿叶中色素的提取和分离 (1)实验原理 试剂 原理 提取 无水乙醇 绿叶中的色素溶于有机溶剂无水乙醇 分离 层析液 各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢 (2)实验步骤 (3)实验结果分析 结果分析： ①色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有四种色素。 ②色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量越多。色素带最宽的是叶绿素a，最窄的是胡萝卜素，叶绿素b的色素带比叶黄素的稍宽。 ③色素带扩散速度与溶解度有关，扩散速度越快说明溶解度越高。 2．叶绿体中色素的吸收光谱分析 1．色素的功能 (1)吸收、传递光能：叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素。 (2)转换光能：只有少数处于特殊状态的叶绿素a能将光能转换为电能。 2．影响叶绿素合成的因素 (1)光照：光是叶绿素合成的必要条件，植物在黑暗中生长的叶呈黄色。 (2)温度：低温抑制叶绿素的合成，破坏已有的叶绿素分子，从而使叶片变黄。 (3)必需元素：叶绿素由N、Mg等元素构成，缺乏N、Mg等必需元素将导致叶绿素无法合成，叶片变黄。 (4)水：缺水不但影响叶绿素生成，还会促进叶绿素分解。 3．叶绿体的结构和功能 (1)叶绿体的结构和功能 (2)恩格尔曼实验设计的巧妙之处 ①实验材料用水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察，用需氧细菌可确定释放氧气的部位。 ②没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。 ③用极细的光束照射，叶绿体上可分为有光照和无光照的部位，相当于一组对比实验。 ④临时装片局部曝光与完全暴露在光下的实验再一次验证实验结果。 二　探索光合作用原理的部分实验 时间及科学家 实验过程 发现或实验结论 19世纪末 — 在光合作用中，CO2中的C和O被分开，O2被释放，C和H2O结合成甲醛，甲醛分子缩合成糖 1928年 — 甲醛对植物有毒害作用，甲醛不能通过光合作用转化成糖 1937年希尔(英国) 离体叶绿体的悬浮液＋铁盐或其他氧化剂O2 离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生O2 1941年鲁宾、卡门(美国) 用同位素示踪法研究光合作用中氧气的来源。 提供HO、CO2→释放18O2； 提供H2O、C18O2→释放O2 光合作用释放的O2来自H2O 1954年、1957年阿尔农(美国) — 光照下，叶绿体可合成ATP，这一过程总与水的光解相伴随 20世纪40年代卡尔文等(美国) 利用同位素标记法。 用经过14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向 探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径 三　光合作用的原理和应用 1．光合作用的概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 2．反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。 3．光合作用的过程 比较项目 光反应 暗反应 过程模型 条件 色素、酶、水、ADP、NADP＋、Pi，必须有光 多种酶、ATP、NADPH、CO2、C5，有无光均可 场所 在叶绿体内的类囊体薄膜上进行 在叶绿体基质中进行 物质转化 ①水的光解：2H2O4H＋＋O2； ②ATP的合成： ADP＋Pi＋能量ATP； ③NADPH的合成： NADP＋＋H＋ NADPH ①CO2的固定： CO2＋C52C3； ②C3的还原： (注：NADPH为C3还原提供还原剂和能量。) 能量转化 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 关系 光反应为暗反应提供NADPH和ATP；暗反应为光反应提供NADP＋、ADP和Pi。可见光反应和暗反应紧密联系，能量转化和物质变化密不可分 4.光合作用过程中元素的转移途径 C： 5．光合作用的意义 光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。 6．化能合成作用与光合作用的比较 项目 光合作用 化能合成作用 条件 光、色素、酶 酶 原料 CO2和H2O等无机物 产物 糖类等有机物 能量来源 光能 某些无机物氧化时释放的能量 生物种类 绿色植物、蓝细菌等 硝化细菌、硫细菌等 四　实验探究光照强度对光合作用强度的影响 1．光合作用强度 (1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 (2)表示方法：用一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。 2．探究光照强度对光合作用强度的影响 (1)实验原理：抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中下沉，光照下叶片进行光合作用产生氧气，充满细胞间隙，叶片又会上浮。光合作用越强，单位时间内圆形小叶片上浮的数量越多。 (2)步骤 (3)实验结果：在一定范围内，台灯与小烧杯的距离越近，单位时间内浮起的圆形小叶片越多(单位时间内圆形小叶片中产生的O2越多，浮起的圆形小叶片越多)。 (4)实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也增强。 五　影响光合作用强度的环境因素 1．光 (1)光照时间越长，产生的光合产物越多。 (2)由于光合色素吸收红光和蓝紫光最多，吸收绿光最少，所以光的波长会影响光合作用强度。 (3)光照强度 光补偿点：光合作用强度等于呼吸作用强度时的光照强度。 光饱和点：达到最大光合作用强度时的最小光照强度。 曲线对应点或线段 细胞生理活动 A点 光照强度为零，只进行细胞呼吸 AB段 随光照强度增强，光合作用强度增强，但仍比呼吸作用强度弱 B点 光合作用强度等于呼吸作用强度，此时的光照强度为光补偿点 BD段 光合作用强度随光照强度的增强而增强，而且光合作用强度大于呼吸作用强度 C点 光合作用强度达到最大值时所需要的最小光照强度，即光饱和点 DE段 光合作用强度不再随光照强度增大而增强 AD段主要限制因素：光照强度。 DE段主要限制因素：CO2浓度等。 (4)应用：适当提高光照强度；延长光合作用时间；增加光合作用面积——合理密植；温室大棚用无色透明的塑料膜或玻璃。 2．CO2浓度 (1)原理：CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。 (2)曲线解读 ①图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度。 ②图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。 ③B点和B′点对应的CO2浓度表示CO2饱和点。 (3)应用：温室栽培植物时，适当提高室内CO2的浓度，如放一定量的干冰或多施有机肥；大田中，要注意通风透气。 3．温度 (1)温度通过影响酶的活性来影响光合作用强度(主要制约暗反应)。 (2)应用：适时播种；温室栽培时白天适当提高温度，夜间适当降低温度。 4．水及矿质元素 (1)矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。 (2)水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，也参与光合作用过程中反应物和生成物的运输；水还会影响气孔开闭，从而影响CO2进入植物体，间接影响光合作用。 (3)应用：施肥的同时，往往适当浇水，小麦的光合速率会更大。 5．多因素对光合速率影响 (1)多因素对光合速率影响的曲线变化规律分析 如图所示： (2)限制因素分析 六　影响光合作用的内部因素 1．植物自身的遗传特性，如植物品种不同，以阴生植物、阳生植物为例 2．植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 3．植物叶面积指数 1．通风透光，既有利于充分利用光能，又可以使空气不断流过叶面，提供较多的CO2，从而提高光合作用强度，进而提高光合产量。 2．北方夏季中午，温度很高，蒸腾作用很强，失水过多，导致大量气孔关闭，CO2吸收减少，光合作用强度明显减弱。 典例精研精练 考点1　捕获光能的色素和结构 题型一　叶绿体中色素的提取和分离 1．(2023·潍坊高三模拟)下列有关色素提取和分离实验的说法，正确的是(　　) A．根据绿叶中色素在无水乙醇中溶解度不同，可对色素进行分离 B．分离色素时，蓝绿色的色素带距离滤液细线最远 C．利用纸层析法可分离4种叶绿体色素 D．叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越慢 答案　C 解析　根据绿叶中色素在层析液中溶解度不同，可对色素进行分离，A错误；分离色素时，橙黄色的色素带(胡萝卜素)距离滤液细线最远，B错误；叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越快，D错误。 2．甲、乙、丙、丁四位同学，在利用新鲜绿色菠菜叶为实验材料，用层析法进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于操作不同，而得到了以下四种不同的层析结果。下列分析错误的是(　　) A．甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液 B．乙可能是因为研磨时加入无水乙醇过多 C．丙可能是正确操作得到的理想结果 D．丁可能是因为研磨时未加入CaCO3 答案　C 解析　叶绿体中的色素属于有机物，易溶于无水乙醇等有机溶剂，难溶于水，甲中没有色素，可能是误用蒸馏水作提取液和层析液，A正确；乙中每种色素都有，但含量很少，可能是无水乙醇过多，导致色素浓度太低，B正确；丙中每种色素都有，但是胡萝卜素和叶黄素含量较多，叶绿素a和叶绿素b含量较少，这不是正确操作得到的理想结果，C错误；丁中叶绿素a和叶绿素b含量很少，可能是研磨时未加入CaCO3，叶绿素被破坏，D正确。 绿叶中色素的提取和分离实验中异常实验现象原因分析 (1)滤纸条上色素带颜色均较浅：①未加二氧化硅，研磨不充分；②加入无水乙醇的量过多，正确做法分次少量加入无水乙醇；③称取绿叶较少。 (2)滤纸条上最下面两条色素带较浅：①未加碳酸钙或加入量过少，叶绿素被破坏；②实验材料(如泛黄的叶片)中叶绿素的含量较少。 (3)滤纸条上色素带重叠：①滤液细线不直；②滤液细线过粗。 (4)滤纸条上看不见色素带：①忘记画滤液细线；②滤液细线接触到层析液，色素溶解到层析液中；③误用蒸馏水作提取液和层析液。 题型二　色素的种类和功能 3．(2017·全国卷Ⅲ)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是(　　) A．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成 B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制 C．光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示 D．叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的 答案　A 解析　类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不吸收红光，A错误；640～660 nm波长的光为红光，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，因此叶片在640～660 nm波长光下只有叶绿素能吸收光能，参与光合作用，释放O2，D正确。 4．(多选)下图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断，以下说法不正确的是(　　) A．由图可知，类胡萝卜素主要吸收400～500 nm波长的光 B．用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度 C．由550 nm转为670 nm波长的光后，短时间内叶绿体中C3的量增加 D．土壤中缺乏镁时，植物对420～470 nm波长的光利用量显著增加 答案　CD 解析　由图可知，叶绿体中色素吸收450 nm波长的光比600 nm波长的光要多，因此用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度，B正确；由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体中色素吸收的光变多，光反应产生的ATP和NADPH变多，暗反应中C3的还原量增多，短时间内C3的生成量不变，则短时间内叶绿体中C3的量减少，C错误；从图中可以看出，叶绿素吸收420～470 nm波长的光较多，当缺镁时，叶绿素的合成受到影响，叶绿素吸收420～470 nm波长的光变少，则植物对420～470 nm波长的光利用量显著减少，D错误。 光合色素和光合场所的三点提醒 (1)色素的功能特点：叶绿素和类胡萝卜素均有主要的吸收光波段，对其他波段的可见光并非不吸收，只是吸收量较少。 (2)色素的分布位置：色素不只分布于叶绿体中，液泡中也含有色素如花青素，但是液泡中的色素不能用于光合作用。 (3)光合作用的场所：叶绿体不是细胞进行光合作用的唯一场所，如蓝细菌细胞没有叶绿体，也能进行光合作用。 考点2　光合作用的原理及应用 题型一　探究光合作用原理的部分实验 5.如图为水绵结构模式图。恩格尔曼进行光合作用实验时，把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里，然后用极细的光束对水绵细胞的不同部位(如a处)做点状投射，发现水中的需氧细菌明显聚集在叶绿体被光投射处；若将装片完全暴露在光下，需氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位。此实验证明了(　　) A．氧气是由水分解来的 B．叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧 C．光合作用能产生淀粉 D．光合作用需以二氧化碳为原料 答案　B 6．(多选)(2023·山东潍坊高三模拟)英国科学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入三价铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出氧气。下列说法错误的是(　　) A．希尔反应模拟了叶绿体光合作用中光反应阶段的部分变化 B．三价铁盐或其他氧化剂相当于光合作用原反应中的NADPH C．希尔反应的结果能说明光合作用所产生的氧气中的氧元素全部来自于水 D．在配制叶绿体悬浮液时需加入一定浓度的蔗糖溶液，以维持叶绿体的正常形态 答案　BC 解析　希尔反应在光照下可以释放氧气，说明模拟了叶绿体中光合作用的光反应阶段的部分变化，A正确；光反应中的NADP＋作为氢的受体是氧化剂，B错误；希尔反应只能说明水的光解产生氧气，不能说明光合作用所产生的氧气中的氧元素全部来自于水，C错误；为维持叶绿体的正常形态和功能，需保持渗透压平衡，即需要形成等渗溶液，故配制叶绿体悬浮液时应加入一定浓度的蔗糖溶液，D正确。 题型二　光合作用的过程 7.如图为叶绿体中光合作用过程示意图，其中A、B、C、D表示叶绿体的结构，①②③④⑤表示有关物质。下列说法错误的是(　　) A．图中A的存在可以增加叶绿体内的膜面积 B．与光合作用有关的酶主要分布在A、C、D处 C．用14C标记③，可在④、⑤和C5中检测到放射性 D．若突然停止光照，短时间内④的含量会增加 答案　B 解析　分析题图，A表示基粒，B表示叶绿体基质，C表示叶绿体内膜，D表示叶绿体外膜，①表示水，②表示氧气，③表示二氧化碳，④表示C3，⑤表示(CH2O)。由上述分析可知，A为基粒，由类囊体堆叠而成，其可以增加叶绿体内的膜面积，A正确；与光合作用有关的酶分布在A(光反应相关的酶)、B(暗反应相关的酶)处，B错误；用14C标记图中的③(CO2)进行光合作用，CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成(CH2O)和C5，故可在④(C3)、⑤[(CH2O)]和C5中测到14C，C正确；若突然停止光照，光反应产生的NADPH和ATP减少，被还原的C3减少，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故短时间内④(C3)的含量会升高，D正确。 8．(多选)(2023·山东潍坊模拟)磷酸丙糖不仅是光合作用中最先产生的糖，也是光合作用产物从叶绿体运输到细胞质基质的主要形式。如图为某植物光合作用产物的合成与运输示意图。下列相关说法正确的是(　　) A．a表示的物质是ATP，它也可以在叶绿体基质中合成 B．磷酸丙糖应该是一种三碳化合物 C．磷酸丙糖是暗反应产物，在细胞质基质中合成淀粉 D．若图中表示的磷酸转运器活性受抑制，会导致光合速率下降 答案　BD 解析　图中a是光反应为暗反应提供的物质为NADPH和ATP，在叶绿体的类囊体薄膜上合成，A错误；由题意“磷酸丙糖不仅是光合作用中最先产生的糖”可知，磷酸丙糖是三碳化合物，B正确；从图中可看出磷酸丙糖合成淀粉的过程是在叶绿体基质中进行的，C错误；磷酸转运器活性受抑制，不能将磷酸丙糖运出叶绿体和将磷酸运入叶绿体，会造成叶绿体中光合作用产物积累和缺少磷酸，导致光合速率降低，D正确。 9．(2020·山东等级考)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。 (1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是________________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为________________。 (2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将________(填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是__________________________________________。 (3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量________(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是______________________________。 (4)干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是____________________________。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。 答案　(1)模块1和模块2　五碳化合物(或C5) (2)减少　模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足 (3)高于　人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或植物呼吸作用消耗糖类) (4)叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少 解析　(1)叶绿体中光反应阶段是将光能转化成电能，再转化成ATP、NADPH中活跃的化学能，题图中模块1将光能转化为电能，模块2将电能转化为活跃的化学能，两个模块加起来相当于叶绿体中光反应的功能。在模块3中，CO2和甲反应生成乙的过程相当于暗反应中CO2的固定，因此甲为五碳化合物(或C5)。 (2)据题干可知乙为C3，气泵突然停转，大气中CO2无法进入模块3，相当于暗反应中CO2浓度降低，短时间内CO2浓度降低，C3的合成减少，而C3仍在正常还原，因此C3的量会减少。若气泵停转时间较长，模块3中CO2的量严重不足，导致暗反应的产物ADP、Pi和NADP＋不足，无法正常供给光反应的需要，因此模块2中的能量转换效率也会发生改变。 (3)在植物中糖类的积累量＝产生量－消耗量，光合作用产生糖类，呼吸作用消耗糖类，而在人工光合作用系统中没有呼吸作用进行消耗，因此在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量要高于植物。 (4)在干旱条件下，植物为了保住水分会将叶片气孔开放程度降低，导致CO2的吸收量减少，因此光合作用速率降低。 当外界条件发生骤变时，光合作用中C3、C5的含量变化需从物质的生成和消耗两个方面综合分析 (1)光照减弱时，C3、C5的含量变化 同理可知，光照增强时，NADPH、ATP含量增加，C3含量减少，C5含量增加。 (2)CO2含量增加时，C3、C5的含量变化 同理可知，CO2含量减少时，C3含量减少，C5含量增加。 题型三　实验探究环境因素对光合作用强度的影响 10.(2022·海南，3)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是(　　) A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量 B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率 C．四组实验中，0.5% NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高 D．若在4 ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短 答案　B 解析　本实验的目的是探究适宜温度下CO2浓度对光合作用的影响，自变量是CO2浓度(通过等体积不同浓度的NaHCO3溶液来实现)，温度、光照等属于无关变量，应相同且适宜，A错误；实验中所用的菠菜叶圆片已进行排气处理，叶圆片通过光合作用释放氧气的速率越大，叶圆片上浮所需时间越短，B正确；四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片上浮平均时长最长，表明其光合速率最低，C错误；若从适宜温度降低到4 ℃，与光合作用相关的酶的活性降低，导致光合速率降低，则各组叶圆片上浮所需时长均会延长，D错误。 11．如图为“探究影响植物光合速率的因素”实验装置图，下列关于该图的说法正确的是(　　) A．用盛水玻璃柱隔开灯和试管是为了使光均匀照射水藻 B．向光源方向移动试管，试管内的水温不会有显著变化 C．该实验装置测出的植物光合速率为总光合速率 D．改变盛水玻璃柱与灯的距离可以用来探究光照强度对光合作用的影响 答案　B 解析　用盛水玻璃柱是为了吸收灯光热量避免其对试管内水温的影响，A错误；向光源方向移动试管，由于盛水玻璃柱吸收灯光热量，所以试管内的水温不会有显著变化，B正确；该实验装置测出的植物光合速率为净光合速率，C错误；改变试管与灯的距离可以用来探究光照强度对光合作用的影响，D错误。 题型四　光合作用强度的影响因素 12.(2023·延庆一模)研究人员在适宜温度、水分和一定CO2浓度条件下，分别测定了甲、乙两个作物品种CO2吸收速率与光照强度的关系。下列说法不正确的是(　　) A．限制P点CO2吸收速率的因素可能是CO2浓度 B．光照强度为b时，甲、乙总光合作用强度相等 C．光照强度为a时，甲的总光合作用强度与呼吸作用强度相等 D．光照强度为c时，甲、乙光合作用强度的差异可能与相关酶的数量有关 答案　B 解析　P点对应的光照强度为乙作物光饱和点，此时，限制P点CO2吸收速率的因素可能是CO2浓度，A正确；光照强度为b时，甲、乙两种植物的净光合速率相等，但总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，所以在甲、乙的呼吸速率未知的情况下，两植株的总光合速率未必相等，B错误；光照强度为a时，甲植物的CO2吸收速率为0，即净光合作用速率为0，此时，甲的总光合作用强度与呼吸作用强度相等，C正确；c点为光饱和点，该实验是在适宜温度、水分下进行的，因此，甲、乙光合作用强度的差异可能与相关酶的数量有关，D正确。 13．(多选)(2023·西城期末)西洋参易受干旱胁迫而影响生长。检测西洋参在重度干旱条件下光合作用的相关指标，结果如图所示。下列叙述不正确的是(　　) A．CO2的固定速率随着干旱时间的延长而上升 B．干旱既影响光反应又影响暗反应 C．胞间CO2浓度仅受气孔导度影响 D．降低气孔导度不利于西洋参适应干旱环境 答案　ACD 解析　由图可知，随着干旱时间的延长，二氧化碳的固定速率整体呈下降趋势，A错误；干旱条件下，水分少，光合作用光反应阶段需要消耗水，故干旱可影响光反应，随着干旱时间延长，气孔导度下降，影响二氧化碳的吸收，可影响暗反应阶段，B正确；胞间二氧化碳浓度也受细胞呼吸强度、光合作用强度等的影响，C错误；降低气孔导度利于西洋参适应干旱环境，气孔导度减少可有效减少蒸腾作用水分的流失，D错误。 题型五　光合作用原理的应用 14．(2021·辽宁选择性考试)植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统，常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是(　　) A．可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度 B．应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同 C．合理控制昼夜温差有利于提高作物产量 D．适时通风可提高生产系统内的CO2浓度 答案　B 解析　不同植物对光的波长和光照强度的需求不同，可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度，A正确；为保证植物的根能够正常吸收水分，该系统应控制培养液的浓度小于植物根部细胞的细胞液浓度，B错误；适当提高白天的温度可以促进光合作用的进行，让植物合成更多的有机物，而夜晚适当降温则可以抑制其呼吸作用，使其少分解有机物，合理控制昼夜温差有利于提高作物产量，C正确；适时通风可提高生产系统内的CO2浓度，进而提高光合速率，D正确。 15．近年来，越来越多的农户建设温室大棚来种植绿色蔬菜，既丰富了菜篮子，也提高了收入。下列相关措施有利于农民增产增收的是(　　) A．加盖蓝膜，阻止紫外光伤害植物 B．增设日光灯，延长光照时间 C．薄膜上全天覆盖草帘，防止低温冻伤 D．增施有机肥，缩小大棚内昼夜温差 答案　B 解析　加盖蓝膜，会导致光合作用可以利用的光照减少，不利于光合作用的进行，A不符合题意；薄膜上全天覆盖草帘，会阻断光线的进入，不利于光合作用的进行，C不符合题意；增施有机肥，有利于提高光合速率，白天适当升温可以促进光合作用，夜间适当降温可降低呼吸作用强度，增大大棚内昼夜温差，有利于有机物的积累，有利于增产，D不符合题意。 课时作业 [捕获光能的色素和结构及光合作用的原理] 一、单项选择题(每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的) 1．(2020·江苏高考)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是(　　) A．提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂 B．研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏 C．研磨时添加石英砂有助于色素提取 D．画滤液细线时应尽量减少样液扩散 答案　B 解析　无水乙醇常作为提取叶绿体色素的溶剂，A正确；研磨时要加入碳酸钙(CaCO3)，可防止叶绿素被破坏，B错误；研磨时添加石英砂，有助于使研磨得充分，有助于色素的提取，C正确；画滤液细线时要做到细、直、齐，减少样液扩散，以保证滤纸条上形成的色素带清晰、整齐，D正确。 2．(2023·山东名校联考)迁移率是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标，可用于色素的鉴定。以新鲜菠菜绿叶为材料进行色素的提取和分离实验，得到下表结果。下列相关叙述，错误的是(　　) 层析液 色素1 色素2 色素3 色素4 移动距离/ cm 8.00 7.60 4.24 1.60 0.80 迁移率 － 0.95 0.53 0.20 0.10 注：迁移率＝色素移动距离/层析液移动距离。 A．可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠代替无水乙醇 B．新鲜菠菜绿叶的色素提取液呈绿色主要是由于存在色素3、4 C．4种色素在层析液中的溶解度由大到小依次是色素1、2、3、4 D．迁移率为0.95和0.53的色素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光 答案　D 解析　绿叶中色素的提取和分离实验中，如果没有无水乙醇，可以用体积分数95%的乙醇加入适量无水碳酸钠作为提取液，A正确；色素提取液呈绿色主要是由于含有叶绿素a和叶绿素b，两者在层析液中的溶解度较低，扩散距离较近，可对应表中的3、4，B正确；各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，溶解度大，扩散速度快，溶解度小，扩散速度慢，则4种色素在层析液中的溶解度由大到小依次是色素1、2、3、4，C正确；迁移率为0.95和0.53的色素分别对应胡萝卜素和叶黄素，两者主要吸收可见光中的蓝紫光，D错误。 3．(2023·广东新高考高三模拟)农业生产中，对植株幼苗生长早期进行遮光处理一段时间，可以获得黄化苗植株，如韭黄或蒜黄。下列相关叙述错误的是(　　) A．光照是叶绿素合成的必要条件 B．细胞合成类胡萝卜素不需要光照 C．土壤缺镁不会引起韭菜苗和蒜苗黄化 D．黄化苗在正常光照下的光合效率高于白化苗 答案　C 解析　遮光处理使幼苗黄化的直接原因是黄化苗不能合成叶绿素，但可以合成类胡萝卜素，说明光照是叶绿素合成的必要条件，而不是类胡萝卜素合成的必要条件，A、B正确；镁元素是叶绿素合成的必需营养元素，土壤缺镁会导致叶绿素的合成不足，而使植株幼苗黄化，C错误；同等正常光照条件下，黄化苗因含有类胡萝卜素还可以进行一定的光合作用，其光合效率比不能进行光合作用的白化苗的高，D正确。 4．下列关于光合作用探究历程的叙述，错误的是(　　) A．希尔的实验说明水的光解产生氧气 B．在恩格尔曼的实验中，受到均匀光照，好氧菌分布在水绵带状叶绿体所有受光照部位 C．鲁宾和卡门的实验中，运用同位素标记法证明了氧气中的氧元素来自于水 D．供给小球藻14CO2，叶绿体内的三碳化合物首先出现14C 答案　A 5．光合作用的发现是众多科学家不断努力的结果。1937年，英国科学家希尔首次获得了离体叶绿体悬浮液，将此悬浮液(含水，不含CO2)与黄色的高铁(Fe3＋)盐混合，照光后发现叶绿体有O2放出、溶液由黄色变为浅绿色(Fe2＋)。在遮光下，则没有O2产生，也没有颜色变化。下列叙述错误的是(　　) A．实验过程中可以检测到糖的生成 B．实验表明氧气是叶绿体在光照的条件下产生的 C．溶液颜色变化的原因是叶绿体在光照条件下生成的还原剂将Fe3＋还原成Fe2＋ D．与恩格尔曼的水绵实验相比，希尔的实验排除了细胞内其他结构的影响 答案　A 解析　悬浮液中不含CO2，暗反应无法正常进行，糖类无法生成，A错误；实验现象是在照光后发现叶绿体有O2放出、在遮光下没有O2产生，说明氧气的产生一定要有光照，B正确；实验在光照条件下，溶液由黄色变为浅绿色(Fe2＋)，说明光反应阶段的产物NADPH可以将Fe3＋还原为Fe2＋，C正确；希尔的实验将叶绿体离体，与细胞内其他结构分开，排除了其他结构在光合作用中可能造成的影响，D正确。 6.如图表示植物细胞中的某些代谢过程，其中①～⑥代表各种物质。下列叙述错误的是(　　) A．光照强度是影响①②间循环速率的重要因素 B．③转化为④时光能就转化成了活跃的化学能 C．物质⑤和⑥进行跨膜运输时都不需消耗能量 D．①②的循环速率与③④的循环速率相互制约 答案　B 解析　③转化为④时ATP(或NADPH)中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能，B错误；⑤H2O和⑥O2通过被动运输进行跨膜运输，被动运输不需要消耗能量，C正确；光照强度直接影响③④间循环速率，进而影响①②间循环速率，①②的循环速率减慢会导致ATP和NADPH的消耗减慢，进而发生反馈抑制，导致③④的循环速率减慢，二者相互制约，A、D正确。 二、多项选择题(每题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求) 7．(2023·昆明三诊一模)研究者利用密闭的装置在适宜的光照、温度和pH等条件下，进行了如下实验(初始悬浮液中无CO2，草酸铁是一种氧化剂)。相关叙述正确的是(　　) 实验组别 ① ② ③ ④ 实验材料 小球藻悬浮液 叶绿体悬浮液 叶绿体悬浮液 叶绿体悬浮液 提供的物质 H2O、CO2 H2O、CO2 H2O H2O、草酸铁 是否产生O2 是 是 否 是 A.③组不产生O2，可能是因为其叶绿体中缺乏氧化剂 B．④组与②组对比，说明叶绿体产生O2不一定需要CO2 C．①组与②组对比，说明小球藻光合作用产生O2的场所是叶绿体 D．②组与③组对比，说明叶绿体产生的O2来源于CO2 答案　ABC 解析　对比③组和④组可知，两组之间的区别在于④组有草酸铁这种氧化剂，而③组没有，两者的结果是③组不产生O2，而④组产生O2，由此可知，③组不产生O2的原因可能是其叶绿体中缺乏氧化剂，A正确；④组与②组对比，④组提供的物质中没有CO2但依然可以产生O2，说明叶绿体产生O2不一定需要CO2，B正确；①组和②组对比，①组的实验材料是小球藻悬浮液(含完整的细胞)，②组的实验材料是叶绿体悬浮液，其他处理相同，两组均可产生O2，由此可说明小球藻光合作用产生O2的场所是叶绿体，C正确；③组和②组对比，③组提供的物质中缺少CO2，③组不能产生O2，说明CO2可影响叶绿体产生O2，并不能说明叶绿体产生的O2来源于CO2，D错误。 8.如图为某高等植物细胞光合作用过程示意图，a、b、c、d、e、f分别表示光合作用不同阶段中的物质。下列相关叙述不正确的是(　　) A．图中的膜结构为叶绿体的内膜，膜上分布有吸收光能的四种色素 B．物质b顺浓度梯度跨膜运输，并供给ADP和Pi反应合成ATP所需的能量 C．d→f为暗反应中C3的还原过程，物质c为该过程的进行提供能量，并作还原剂 D．若将图中的光照撤离，则短时间内d的含量将降低，e、f的含量将增加 答案　AD 解析　由图示信息可知，图中为光合作用过程，所以膜结构为叶绿体的类囊体薄膜，膜上分布有吸收光能的四种色素，A错误；物质b为H＋，其顺浓度梯度跨膜运输，供给ADP和Pi反应合成ATP所需的能量，B正确；d→f为暗反应中C3的还原过程，物质c(NADPH)为该过程的进行提供能量，并作还原剂，C正确；若将图中的光照撤离，则短时间内光反应停止，使d→f过程减慢，而e→d过程不变，所以d的含量将增加，e、f的含量将降低，D错误。 9．下图为某陆生植物体内碳流动示意图。据图分析，下列叙述正确的是(　　) A．过程①需要消耗光反应提供的ATP和NADPH B．叶肉细胞中的卡尔文循环发生在叶绿体基质 C．在叶肉细胞中会发生由单糖合成二糖或多糖的过程 D．④受阻时，②③的进行能缓解C3积累对卡尔文循环的抑制 答案　BCD 解析　过程①二氧化碳的固定不需要消耗光反应提供的ATP和NADPH，三碳化合物的还原消耗光反应提供的ATP和NADPH，A错误；在叶肉细胞中会发生由单糖合成二糖或多糖的过程，叶绿体基质中会进行葡萄糖合成淀粉，在细胞质基质中进行葡萄糖和果糖合成蔗糖，C正确；图中④蔗糖输出受阻时，细胞质基质中蔗糖积累，丙糖磷酸生成蔗糖减少，丙糖磷酸大量积累，过多的丙糖磷酸将用于合成淀粉，即②③合成淀粉能缓解C3积累对卡尔文循环的抑制，D正确。 三、非选择题 10．(2023·湖南长沙高三教学质量考试)植物的光合作用受多种因素的影响，请回答下列相关问题： (1)叶绿素分为游离型叶绿素和与相关蛋白质结合的结合型叶绿素，两者可发生相互转化。下表为某植物叶片于不同日期采样的相关数据。 采样日期 光合速率(相对值) 叶绿素含量(mg/g) 总量 游离型 结合型 7月1日 8.00 2.34 0.11 2.23 8月1日 7.80 2.30 0.12 2.18 9月1日 6.00 1.92 0.21 1.71 10月1日 4.20 1.58 0.29 1.29 11月1日 0.70 1.21 0.41 0.80 ①结合表中数据，导致该叶片光合速率下降的主要原因是________________。 ②向剪碎的叶片中加入__________________(填试剂或物质)，经快速研磨、过滤，从而提取得到叶片中的光合色素溶液。再将该溶液置于适宜光照下一段时间后发现并无氧气生成，其原因是________________________________________ ___________________________________。 (2)CO2是影响光合作用的重要因素。在光合作用过程中，多数植物吸收的CO2被固定后首先形成________(填物质)。若叶绿体中NADPH与NADP＋含量相等，突然停止供给CO2，在图中补充画出叶绿体中NADPH含量的变化曲线。 答案　(1)①结合型叶绿素含量降低 ②无水乙醇、碳酸钙、二氧化硅　光反应生成氧气的过程，除需要光照和光合色素外，还需要酶、NADP＋和ADP、Pi等物质的参与 (2)C3　 解析　(1)①表格显示叶绿素总量下降、结合型叶绿素含量下降、游离型叶绿素含量上升，因此导致该叶片光合速率下降的主要原因是结合型叶绿素含量降低。 11．(2023·陕西联盟学校5月联考)我国科学家设计的人工光合“仿生酶——光偶联”系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如图所示，其中A、B、C表示物质。回答问题： (1)功能区1的反应在细胞中发生的场所是______________。 (2)图中A表示________________________，C表示________。 (3)在功能区3中，一个CO2分子被一个C分子固定以后，很快形成两个B分子，这个过程在细胞中叫作__________。该系统正常运转过程中，光照突然减弱，则短时间内A含量将________(填“增加”或“减少”)。若弱光持续较长时间，功能区3中物质转换效率也会发生改变，原因是____________________________ ____________。 (4)若该系统与植物光合作用产生的O2量相等，则该系统的放氧量大于植物，原因是____________________。 答案　(1)类囊体薄膜　(2)NADPH、ATP　C5　(3)CO2的固定　减少　功能区2为功能区3提供的ATP和NADPH不足 (4)该系统没有呼吸作用消耗氧气(或植物呼吸作用消耗氧气) 解析　(1)功能区1有光；功能区2是以NADP＋与ADP＋Pi为原料合成A，则A表示ATP、NADPH；功能区3相当于光合作用的暗反应，结合题干信息推出B表示C3，C表示C5。功能区1和功能区2表示光反应过程，则功能区1反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上。 (3)由图示分析可知，在功能区3中，一个CO2分子被一个C5分子固定以后，很快形成两个C3分子，这个过程在细胞中为CO2的固定，属于暗反应的一个过程。该系统在正常运转过程中，光照突然减弱，则光反应减弱，产生NADPH和ATP的速率减小，则短时间内A(NADPH和ATP)含量将减少。若弱光持续较长时间，光反应减弱，NADPH和ATP合成速率减小，即功能区2为功能区3提供的ATP和NADPH不足，暗反应随之减弱，功能区3中的物质转换效率降低。 (4)与自然光合作用相比，该系统只进行光合作用，不进行呼吸作用消耗氧气，所以若该系统与植物光合作用产生的O2量相等，则该系统的放氧量大于植物。 [光合作用的影响因素及其应用] 一、单项选择题(每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的) 1．(2023·湖北鄂东南省级示范高中5月模拟)“端稳中国碗，装满中国粮”，党的二十大对粮食安全提出了更高要求。农业生产上可采取相应栽培措施以提高粮食产量，以下哪项措施不能提高粮食产量(　　) A．适时播种、“正其行，通其风” B．合理施肥，“犁地深一寸，等于上层粪” C．“地尽其用田不荒，合理密植多打粮” D．夏季夜间时，关闭蔬菜大棚的门帘 答案　D 解析　适时播种直接影响种子萌发、保苗率和粮食产量，“正其行，通其风”能保证作物周围有充足的二氧化碳，可提高粮食产量，A正确；合理施肥能保证作物有充足的矿质元素，从而提高光合作用效率，进而提高粮食产量，B正确；合理密植能使作物充分利用光照，从而提高光合作用效率，进而提高粮食产量，C正确；夏季夜间时，关闭蔬菜大棚的门帘，会使大棚内温度升高，呼吸作用增强，不利于粮食增产，D错误。 2．(2024·哈师大附中开学考)如图表示在温度适宜、CO2浓度一定的密闭条件下，测得的光照强度对某植株光合作用影响的曲线。下列有关叙述错误的是(　　) A．自然条件下，影响P点上下移动的主要外界因素是温度 B．图中M点时，细胞中能够产生ATP的部位有细胞质基质、线粒体、叶绿体 C．若将该植物从L点条件下突然转移至M点条件下，则短时间内C3含量将下降 D．若每天光照8小时，植株能够正常生长，则平均光照强度应大于6 klx 答案　C 解析　P点没有光照，吸收O2代表的是呼吸作用速率，则自然条件下，影响P点上下移动的主要外界因素是温度，A正确；图中M点时，O2释放速率为0，说明此时光合作用速率等于呼吸作用速率，则能够产生ATP的部位有细胞质基质、线粒体、叶绿体，B正确；若将该植物从L点条件下突然转移至M点条件下，光照变弱，则短时间内光反应产生的NADPH和ATP减少，对C3的消耗减少，而C3来源不变，则C3含量将增多，C错误；由图可知，光照强度为0时，该植株只进行呼吸作用，每小时消耗的氧气为2 mmol，该植株一天通过呼吸作用消耗的氧气为2×24＝48 mmol，实验条件下，每天进行8小时光照，每小时通过光合作用制造的氧气必须大于48÷8＝6 mmol，净光合作用氧气释放速率应该大于6－2＝4 mmol，植株才能积累有机物，正常生长，则光照强度应该大于6 klx，D正确。 3．为探究某矿质营养剂M对小麦光合作用的影响，将一定浓度的M溶液喷洒到小麦的叶片上，短期内检测到叶绿体中C3的含量下降，C5的含量上升。推测M溶液的作用是(　　) A．促进叶绿体中CO2的固定 B．促进叶绿体中ATP的合成 C．抑制叶绿体中C5的形成 D．抑制叶绿体中有机物的输出 答案　B 解析　若矿质营养剂M促进叶绿体中ATP的合成，则被还原的C3增多，消耗的C3增加，生成的C5增多，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的含量将减少，C5的含量将增加，B正确。 4．(2022·湖南，13，改编)在夏季晴朗无云的白天，10时左右某植物光合作用强度达到峰值，12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因不可能是(　　) A．叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少 B．光合酶活性降低，呼吸酶不受影响，呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量 C．叶绿体类囊体膜上的部分光合色素被光破坏，吸收和传递光能的效率降低 D．光反应产物积累，产生反馈抑制，叶片转化光能的能力下降 答案　B 解析　夏季中午气温过高，导致光合酶活性降低，呼吸酶不受影响(呼吸酶最适温度高于光合酶)，光合作用强度减弱，但此时光合作用强度仍然大于呼吸作用强度，即呼吸释放的CO2量小于光合固定的CO2量，B错误；夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减慢，导致光反应产物积累，产生反馈抑制，使叶片转化光能的能力下降，光合作用强度明显减弱，D正确。 5．(2023·湖北，11)高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1 ℃，水稻、小麦等作物减产约3%～8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是(　　) A．呼吸作用变强，消耗大量养分 B．光合作用强度减弱，有机物合成减少 C．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫 D．叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少 答案　D 解析　呼吸作用的最适温度高于光合作用，气温升高，植物呼吸作用增强，消耗的有机物增多，造成农作物减产，A正确；温度升高，可能导致光合作用相关酶的活性降低，光合作用强度降低，有机物合成减少，B正确；温度升高，蒸腾作用增强，植物易失水萎蔫，从而影响正常的生命活动，造成减产，C正确；据题干信息可知，高温使叶片变黄、变褐，推测高温导致叶绿素降解，光反应产生的NADPH和ATP减少，NADH在细胞呼吸过程中产生，D错误。 6．(2023·福建省厦门第一中学高三三模)光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如图。据图分析不能得出(　　) A．低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高 B．在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高 C．CO2浓度为200 μL·L－1时，温度对光合速率影响小 D．10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高 答案　D 解析　由图可以看出，在低于最适温度时，曲线呈上升趋势，所以光合速率随温度的升高而升高，A正确；由这三个曲线可以看出，当二氧化碳浓度为200 μL·L－1时，最适温度在20～30 ℃之间，当浓度为370 μL·L－1时，最适温度大约为30 ℃，当浓度为1000 μL·L－1时，曲线一直上升，最适温度大于30 ℃，所以在一定范围内二氧化碳浓度升高会使最适温度升高，B正确；CO2浓度在200 μL·L－1时，这个曲线随温度的升高变化幅度最小，所以此时温度对光合作用速率影响小，C正确；由图只能得出10 ℃时，在一定范围内提高CO2浓度，光合速率会持续提高，D错误。 7．(2023·武汉武昌区质检)大气CO2含量快速上升所引起的植被生产力的提升，称为大气CO2的“施肥效应”。但该效应过强会导致植物气孔关闭。下列叙述错误的是(　　) A．该效应有可能会增加植物有机物的积累 B．该效应有可能会减少植物有机物的积累 C．该效应直接影响光合作用的暗反应阶段 D．节能减排和及时焚烧秸秆可减弱该效应 答案　D 解析　分析题干信息可知，大气CO2含量快速上升所引起的植被生产力的提升，称为大气CO2的“施肥效应”，该效应有可能会提高植物光合作用速率，增加植物有机物的积累，A正确；由题干信息“施肥效应”过强会导致植物气孔关闭，进而导致光合作用强度下降，有可能会减少植物有机物的积累，B正确；CO2可参与光合作用的暗反应，故该效应直接影响光合作用的暗反应阶段，C正确；及时焚烧秸秆会让大气中的CO2含量快速上升，会增强该效应，D错误。 二、多项选择题(每题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求) 8．某兴趣小组探究土壤湿度对植物净光合速率的影响。对照组正常浇水，实验组不浇水，结果如图。下列分析正确的是(　　) A．该实验的自变量是时间，因变量是植物叶片的净光合速率 B．2～4天，实验组净光合速率下降是由叶绿素含量下降引起的 C．2～8天，实验组的植株叶片中有机物的含量仍然在增加 D．综合分析，土壤湿度对植物光合作用的暗反应有影响 答案　CD 解析　该实验的自变量是土壤湿度和时间，因变量是植物叶片的净光合速率，A错误；从图乙可知，2～4天，实验组的叶绿素含量并未下降，不是引起净光合速率下降的原因，B错误；2～8天，实验组的植株净光合速率大于0，叶片中有机物的含量仍然在增加，C正确；综合分析，2～4天，实验组的叶绿素含量并未下降，但净光合速率下降，土壤湿度对植物光合作用的暗反应有影响，D正确。 9．如图表示测定金鱼藻光合作用强度的密闭实验装置，氧气传感器可监测O2量的变化。已知光饱和点是指植物光合速率达到最大时的最小光照强度。下列叙述正确的是(　　) A．NaHCO3溶液可以为金鱼藻光合作用提供CO2 B．氧气传感器测到的O2量就是金鱼藻光合作用产生的O2量 C．单色光照射时，相同光照强度下一定时间内红光比绿光测到的O2量多 D．拆去滤光片，改变光照强度，并将所得数据绘制成曲线可推知其光饱和点 答案　ACD 10．(2023·武汉调研)以某种多细胞绿藻为材料，研究环境因素对其叶绿素a含量和光合速率的影响，实验结果如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．光反应中产生的NADPH既可作还原剂也可以储存能量 B．高光强条件下叶绿素a含量高体现了生物与环境的适应 C．在低光强条件下温度对该绿藻光合速率的影响更显著 D．图2测定的绿藻放氧速率等于光反应产生O2的速率 答案　BCD 解析　由图1可知，温度相同时，与高光强组相比，低光强组叶绿素a含量较高，以适应低光强环境，B错误；据图2可知，在低光强条件下温度对该绿藻光合速率的影响不显著，在高光强条件下温度对该绿藻光合速率的影响较显著，C错误；图2测定的绿藻放氧速率＝光反应产生O2的速率－呼吸作用消耗O2的速率，D错误。 三、非选择题 11．(2023·河南安阳5月三模)农业生产上采用宽种花生窄种玉米的方式进行间作，不仅能提高光能利用率和土地利用率，还能增加单位面积土地的经济效益。回答下列有关问题： (1)影响花生和玉米光合作用的环境因素有____________________________ ________(至少答出两种)。 (2)为了获得最佳的间作方案，研究人员从开花至果实成熟，每天定时对花生植株进行遮阴处理，实验结果如表所示(光补偿点是指光合速率等于呼吸速率时的光照强度)。 处理 光补偿点/lx 叶绿素含量/(mg·dm－2) 单株叶光合产量/g干重 单株果实光合产量/g干重 不遮阴 550 2.09 18.92 8.25 遮阴2小时 515 2.66 18.84 8.21 遮阴4小时 500 3.03 16.64 6.13 ①分析表中数据可知，遮阴可导致花生植株中的________含量增高，吸收光的能力增强。光补偿点的变化趋势说明花生可通过降低________，使其在光照不足的情况下积累有机物。 ②根据实验结果推测，若将花生与玉米进行间种，则玉米一天内对花生的遮阴时间应为________(填“小于2小时”“2～4小时”或“大于4小时”)才能获得较高的花生产量，原因是____________________________________________________ __________________________。 (3)农业生产上也常将玉米和大豆进行间作，这样可增强土壤肥效，提高土地的生产效益，原因是____________________________________________________ ____________________。 答案　(1)温度、光照强度、CO2浓度等 (2)①叶绿素　呼吸作用强度　②小于2小时　遮阴条件下，花生单株叶光合产量和单株果实光合产量降低，且遮阴时间越长，降低的幅度越大 (3)大豆根瘤菌能够将空气中的氮气转化为植物能吸收的含氮物质 解析　(2)①根据表格中的数据可知，在遮阴条件下，花生植株的叶绿素含量增加，说明植物可通过增加叶绿素含量，提高对光的吸收能力，以适应弱光环境。光补偿点时光合速率＝呼吸速率，随遮阴时间延长，光合作用强度降低，光补偿点也下降，说明呼吸作用强度也降低了，这样可以实现在较低光照强度下净光合速率大于零，积累有机物。②根据表格中的数据可知，遮阴条件下，花生单株叶光合产量和单株果实光合产量降低，且遮阴时间越长，降低的幅度越大，因此若将花生与玉米进行间种，为获得较高的花生产量，应尽量减少玉米对花生的遮阴时间，即玉米一天内对花生的遮阴时间应小于2小时，才能获得较高的花生产量。 12．(2024·湖南长郡中学月考)叶面积指数是指单位土地面积上的植物叶面积，即叶面积指数＝叶片总面积/土地面积，反映植物群体生长状况的一个重要指标，其大小直接与最终产量高低密切相关。科研人员记录了不同种植密度下，灌浆期玉米叶面积指数、单位土地面积上的植物净光合速率和茎叶夹角的数据(如表)。回答下列问题： 种植密度(万株·hm－2) 叶面积指数 净光合速率(CO2 μmol·m－2·s－1) 茎叶夹角(°) 3.0 3.03 41.2 35.8 4.5 4.06 39.5 34.0 5.1 4.50 36.2 30.5 6.0 4.65 33.5 29.3 7.5 4.77 30.2 28.8 (1)在卡尔文循环中，CO2与体内的一种C5结合形成的化合物是________，该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成蔗糖后，主要以蔗糖形式从叶片输出。在光反应中，发生的物质变化有____________________________________________ _______________________(写出三点)。 (2)随着种植密度的增大，为减弱叶片相互遮挡，茎叶夹角________(填“变大”“变小”或“基本不变”)。叶面积指数和净光合速率呈现负相关，因此，在大田种植时，种植密度越小对作物增产越有利。请判断该观点的正误，并说明理由：_____________________________________________________________________。 (3)化肥长期使用不当，会造成土壤性质恶化、土壤中的微生物数量降低引起分解作用减弱、土壤肥力下降。使用有机肥的积极意义是______________________________________________________________________________________________________________(答两点即可)。 答案　(1)C3　ATP的合成、NADPH的合成，H2O在光下分解 (2)变小　错误，种植密度过小，光能得不到充分利用，导致群体净光合作用速率下降 (3)防止土壤板结；减少化肥的使用，保护环境；增加土壤中微生物的分解作用，有利于植物矿质元素的吸收；有机肥使用成本较低 解析　(2)实验范围内，随着种植密度的增大，茎叶夹角变小，可能是植物为减弱叶片相互遮挡而导致的，是植物自我适应性的表现。种植密度过小，光能得不到充分利用，导致群体净光合作用速率下降，而种植密度过大，会由于叶片间相互遮挡，导致总光合速率不再增加，而净光合速率下降，因而导致减产，因此，在大田种植时，要合理密植。 40 学科网（北京）股份有限公司 $$