微专题14 影响光合作用的因素及相关的实验分析-【高考领航】2025年高考生物一轮复习微专题速练

微专题14　影响光合作用的因素及相关的实验分析 1．田间管理能够通过影响农作物的光合速率及呼吸速率的大小而决定其产量。灌溉、追肥、松土、间苗等是一些常见的田间管理措施，关于玉米种植后的一些管理措施，下列说法错误的是(　　) A．适时适量灌溉能保证玉米植株光合作用的正常进行 B．肥料中的 Mg2＋可参与组成玉米植株中的叶绿素和类胡萝卜素 C．中耕松土可以增强玉米植株根系对矿质元素的吸收 D．间苗有利于玉米植株合理利用阳光和 CO2等环境资源 2．龙须菜是生活在近岸海域的大型经济藻类，既能给海洋生态系统提供光合产物，又能为人类提供食品原料。某研究小组的实验结果如图所示。已知大气CO2浓度约为0.03%，实验过程中温度等其他条件适宜，下列相关说法错误的是(　　) 图1 图2 A．实验中的自变量为光照强度和CO2浓度 B．高光照强度下光反应速率快从而使龙须菜生长较快 C．增加光照强度或CO2浓度均能提高龙须菜的生长速率 D．选择龙须菜养殖场所时需考虑海水的透光率等因素 3．龙血树在《本草纲目》中被誉为“活血圣药”，有消肿止痛、收敛止血的功效。图甲、乙分别为龙血树在不同条件下相关指标的变化曲线(单位：mmol·cm－2·h－1)。下列叙述错误的是(　　) 甲 乙 A．据图甲分析，温度为30 ℃和40 ℃时，叶绿体消耗二氧化碳的速率相等 B．40 ℃条件下，若黑夜和白天时间相等，龙血树能正常生长 C．补充适量的无机盐可能导致图乙中D点左移 D．图乙中影响D、E两点光合速率的主要环境因素相同 4．红松(阳生)和人参(阴生)均为我国北方地区的植物。如图为两种植物在温度、水分均适宜的条件下，光合速率与呼吸速率的比值(P/R)随光照强度变化的曲线图，下列叙述正确的是(　　) A．光照强度为a时，每天光照12小时，一昼夜后人参干重不变，红松干重减少 B．光照强度在b点之后，限制红松和人参P/R值增大的主要外界因素都是CO2浓度 C．光照强度为c时，红松和人参的净光合速率相等 D．若适当增加土壤中Mg2＋的含量，一段时间后人参的a点左移 5．科研人员以梧桐叶为材料研究不同浓度的CO2对光合作用强度的影响。图1为实验装置示意图，图2为适宜光照条件下随NaHCO3浓度变化装置内氧气浓度的变化曲线。下列说法不正确的是(　　) 图1 图2 A．各实验组中所用叶圆片数量和生理状况应该相同 B．为保证实验准确性，开始实验前需将装置遮光 C．和b点比较，a点叶绿体中C5消耗得更快，ATP生成更慢 D．NaHCO3相对浓度超过20后，曲线可能下降 6．“半叶法”测定光合速率时，将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，设法阻止两部分之间的物质运输。适宜光照下4小时，在A、B截取等面积的叶片，烘干称重，分别记为a、b。下列说法错误的是(　　) A．若要测定叶片的呼吸速率，需要在光照前截取同等面积的叶片烘干称重 B．选择叶片时需注意叶龄、着生部位、叶片对称性及受光条件等的一致性 C．分析实验数据可知，该叶片的净光合作用速率的数值为：(b－a)/4 D．若用“半叶法”探究光合作用的产物是否为淀粉，则实验前需要对植物做饥饿处理 7．(不定项)如图表示叶片的光合作用强度与植物周围空气中二氧化碳含量的关系，图示中ce段是增大了光照强度后测得的曲线。下列有关叙述中，正确的是(　　) A．植物鲜重增加量是光合作用强度的重要指标 B．在e点后再次增大光照强度，曲线有可能为eg段 C．叶绿体内a点时的C3(三碳化合物)含量大于b点 D．bc段的限制因素主要是光照强度 8．(不定项)如图为自然环境中一昼夜测得某植物CO2的吸收速率曲线图，下列关于该图的叙述错误的是(　　) A．a点产生的原因是夜间温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放减少 B．开始进行光合作用的点是b点，结束光合作用的点是m点 C．光合速率与呼吸速率相等的点是c、h点，有机物积累量最大的点是m点 D．de段下降的原因是部分气孔关闭，CO2吸收减少，fh段下降的原因是光照减弱 9．某育种专家利用培育出的新品种小麦与原品种小麦进行了一系列实验，以研究光照强度对小麦气孔导度及净光合速率的影响，结果如图所示。回答下列问题： 图1 图2 (1)小麦进行光合作用时，叶绿体中消耗ADP的场所是________________。 (2)为获得上图所示结果，实验应设置的最佳条件组合是________________。 ①两个品种小麦各取一株；②两个品种小麦长势相同；③小麦进行随机分组；④外界环境CO2浓度保持不变；⑤光照强度保持不变；⑥环境温度保持不变；⑦空气湿度保持不变。 (3)当光照强度为10 klx时，原品种小麦的净光合速率比新品种小麦的低，主要原因是_________________________________。 (4)欲利用从小麦叶片中提取的完整叶绿体证明光合作用释放的氧气来自水，请写出简单的实验设计思路及预期实验结果：__________________________。 10．苹果名称最早是见于明代王世懋的《学圃余疏》“北土之苹婆果，即花红一种之变也。”主要分布在新疆、宁夏地区，一般生长在山坡梯田、平原矿野以及丘陵等地。苹果喜光、耐寒、要求较冷凉及干燥的气候，不耐瘠薄，适生于土质疏松、深厚肥沃、排水良好的中性或微酸性的砂质土壤。繁殖方式有块茎法、嫁接法、播种法、扦插法，自然繁殖后代方式用种子进行传播，其中嫁接繁殖最快。图1表示上午10时记录的苹果树某枝条上不同位置叶片的净光合速率。图2表示某装置中氧浓度对苹果种子CO2释放量的影响，请回答下列问题： 图1 图2 (1)图1中，限制第5片叶光合速率的主要环境因素可能是________________。图2中影响A点位置高低的主要环境因素是__________________。 (2)图1中，第10片叶的叶绿体固定的CO2来自______________。 (3)图2中，B点时，苹果种子细胞内可以产生CO2的场所是______________。 为了有利于贮存苹果种子，贮藏室内的氧气浓度应该调节到________点(填“A”或“B”)所对应的氧气浓度。 (4)图1中，第5片和第15片叶的总光合速率____________(填“相等”“不相等”或“不一定相等”)，原因是_______________________________。 (5)图1中，第11～15片叶(幼叶)接受的光照、水分、CO2充足，温度适宜，但测定发现其总光合速率却比第10片叶(成熟叶)低。从影响光合作用的因素分析，可能的原因是______________________________。 (6)图1中，净积累在叶片中的有机物量少于叶片实际制造的有机物量的原因是：①叶片自身的呼吸作用消耗一部分有机物；②___________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 微专题14　影响光合作用的因素 及相关的实验分析 1．B　水作为光合作用的原料，在光反应阶段完成水的光解，另外CO2是光合作用的原料，经气孔被吸收，植物缺水会导致气孔关闭，进而影响CO2的吸收，故适时适量灌溉能保证玉米植株光合作用的正常进行，A正确；镁元素是合成叶绿素的原料之一，而镁元素不是类胡萝卜素的组成元素，故肥料中的 Mg2＋可参与组成玉米植株中的叶绿素的合成，但不参与类胡萝卜素的合成，B错误；矿质元素的吸收需要能量，中耕松土可增加土壤中的氧气，促进根部的有氧呼吸，为矿质元素的吸收提供能量，吸收足量的矿质元素有利于玉米增产，C正确；间苗能保证合理密植，有利于玉米植株合理利用阳光和CO2等环境资源，D正确。 2．C　据题图可知，各组CO2浓度为0.1%时的数据均不高于CO2浓度为0.03%时的数据，故增加CO2浓度并不能提高龙须菜的生长速率，C错误。 3．B　图甲中，CO2吸收速率表示净光合作用速率，CO2产生速率表示呼吸作用速率，叶绿体消耗二氧化碳的速率表示总光合速率，总光合作用＝呼吸速率＋净光合速率，温度为30 ℃时，叶绿体消耗CO2的速率＝8＋2＝10(mmol·cm－2·h－1)；当温度为40 ℃时，叶绿体消耗二氧化碳的速率＝5＋5＝10(mmol·cm－2·h－1)，A正确。40 ℃条件下，净光合速率等于呼吸速率为5，若黑夜和白天时间相等，则植物积累有机物的量为(5＋5)×12－5×24＝0，龙血树不能正常生长，B错误。Mg是叶绿素的组成物质，适量补充Mg植物叶绿素增加，光的补偿点减少，D点左移，故补充适量的无机盐(可能含有Mg)可能导致图乙中D点左移，C正确。图乙中影响D、E两点光合速率的主要环境因素相同——光照强度，D正确。 4．D　光照强度为a时，人参的P/R值为1，每天光照12小时的时间段内不存在有机物的积累，晚上进行呼吸作用还需要消耗有机物，故一昼夜后干重会减少；红松的P/R值小于1，白天没有有机物的积累，晚上仍需要消耗有机物，因此，一昼夜后干重也减少，A错误。光照强度在b点时，红松还没有达到光饱和点，而人参达到了光饱和点，因此b点之后限制红松P/R值增大的主要外界因素是光照强度，限制人参P/R值增大的主要外界因素是光照强度以外的其他因素，如二氧化碳浓度，B错误。净光合速率＝总光合速率－呼吸速率，一般阴生植物的呼吸速率比阳生植物的呼吸速率更低，光照强度为c时，二者的P/R值相同，但呼吸速率不同，故净光合速率不同，C错误。由于镁是构成叶绿素的重要组成成分，若适当增加土壤中Mg2＋的含量，合成叶绿素增多，光合作用增强，达到光补偿点需要的光照强度变小，故一段时间后a点左移，D正确。 5．C　叶圆片数量和生理状况为无关变量，故各实验组中所用叶圆片数量和生理状况应该相同，A正确；为保证实验准确性，开始实验前需将装置遮光，消耗原有的氧气，B正确；和b点比较，a点CO2浓度较低，叶绿体中C5消耗得更慢，ATP生成更慢，C错误；NaHCO3相对浓度超过20后，可能由于浓度过高，导致细胞失水，使细胞的光合作用受到影响，导致曲线下降，D正确。 6．C　黑暗条件下植物只进行呼吸作用，不进行光合作用，因此对称叶的遮光部分在单位时间内干重的减少量为细胞呼吸速率，因此若要测定叶片的呼吸速率，需要在光照前截取同等面积的叶片烘干称重，作为起始干重，A正确；本实验的自变量为是否光照，叶龄、着生部位、叶片对称性及受光条件等属于无关变量，各组应保证其他条件相同且适宜，否则会导致实验结果不准确，B正确；该叶片的净光合作用速率＝(b－初始干重)÷4，初始干重＝a＋呼吸速率×4，因此净光合作用速率＝(b－a－呼吸速率×4)÷4，由于初始干重和呼吸速率都是未知的，因此不能确定该叶片的净光合作用速率，C错误；若用“半叶法”探究光合作用的产物是否为淀粉，则实验前需要对植物做饥饿处理，以排除自身储存的淀粉对实验结果的影响，D正确。 7．BD　植物鲜重增加的主要是水分，而光合作用合成有机物，因此光合作用强度的重要指标是植物干重的增加量，A错误；根据图示分析可知，在e点后再次增大光照强度，可能已超过了光饱和点，曲线有可能为eg段，B正确；从a点开始，光合作用强度不断增加，叶绿体内的C3(三碳化合物)含量不断增加，b点时光合速率达到最大，此时C3(三碳化合物)含量大于a点，C错误；分析题图可知，bc段的限制因素主要是光照强度，D正确。 8．C　a点释放CO2的速率减小的原因是夜间温度降低，呼吸酶活性降低，呼吸速率降低，CO2释放减少，A正确。由题图可知，b点是光合作用开始的点，m点之后，CO2释放速率不变，说明m点之后不再进行光合作用，B正确。h点之后，光合速率小于呼吸速率，有机物减少，因此有机物积累量最大的点是h点，C错误。de段光照较强，温度较高致使部分气孔关闭，CO2通过气孔进入叶肉细胞间隙的量减少，光合速率降低；fh段光合速率下降的原因是光照减弱，D正确。 9．解析：(1)光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段的场所是叶绿体类囊体的薄膜上，一方面将水分解成H＋和O2，另一方面消耗ADP和Pi合成ATP。(2)图中的自变量是光照强度与小麦的品种，CO2浓度、温度、湿度等对实验结果有影响的因素均为无关变量，而无关变量应保持相同且适宜。为了排除偶然因素对实验结果的影响，应设置重复实验，每组小麦幼苗不能只有一株。综上分析，要获得题图中的曲线，实验应设置的最佳条件组合是②③④⑥⑦。(3)分析题图可知，当光照强度为10 klx时，原品种小麦的气孔导度比新品种小麦的小，叶肉细胞吸收利用的CO2比新品种小麦的少，故原品种小麦的净光合速率比新品种小麦的低。(4)已知光合作用的原料包括水和二氧化碳，产物包括糖类等有机物和氧气，欲证明光合作用释放的氧气来自水，可利用同位素示踪法，用18O分别对水和二氧化碳进行标记，甲组给叶绿体提供适量的H2O和C18O2，乙组提供等量的HO和CO2，最后测定两组实验中释放氧气的相对分子质量。若甲组释放氧气的相对分子质量小于乙组，则可证明光合作用释放的氧气来自水。 答案：(1)类囊体薄膜　(2)②③④⑥⑦　(3)气孔导度小，CO2浓度低　(4)实验设计思路：用18O分别对水和二氧化碳进行标记，甲组给叶绿体提供适量的H2O和C 18O2，乙组提供等量的H2 18O和CO2，最后测定两组实验中释放氧气的相对分子质量。预期实验结果：甲组释放氧气的相对分子质量小于乙组 10．解析：(1)图1中，第5片叶位于枝条的下端，光照强度不足导致其光合作用速率较低；图2中，A点时，氧浓度为0，苹果种子细胞只进行无氧呼吸，影响无氧呼吸强度的主要原因是相关酶活性的大小，而影响酶活性的主要环境因素是温度，则影响A点位置高低的主要环境因素是温度。(2)第10片叶的净光合速率大于0，说明其光合速率大于呼吸速率，那么利用的二氧化碳就来自于两部分，一部分是呼吸作用产生(来自线粒体)，一部分是来自于外界环境(空气中)。(3)分析图2，随着氧浓度增加，无氧呼吸被抑制，有氧呼吸增强，因此B点既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸。有氧呼吸在线粒体基质产生CO2，无氧呼吸在细胞质基质产生CO2，因此B点时，苹果种子细胞内可以产生CO2的场所是细胞质基质和线粒体基质；在氧浓度为5%(B点对应氧浓度)时，CO2释放的相对值最低，说明此时细胞呼吸强度最低，有机物消耗得最慢，因此，为了有利于贮存苹果种子，贮藏室内的氧气量应该调节到图2中的B点所对应的浓度。(4)总光合速率等于净光合速率加上呼吸速率，从图上可以看出第5片叶和第15片叶的净光合速率相等，但是此时二者的呼吸速率未知，因此二者的总光合作用速率不一定相等。(5)第11～15片叶所接受的外界条件都是最适宜的，但是其光合速率低，应考虑内因，叶片自身的原因，故可能的原因是叶龄较小，叶绿素含量较少。(6)叶肉细胞内光合作用制造的有机物一部分用于自身呼吸消耗，一部分转移到不进行光合作用的部位，其余积累在细胞内，因此净积累在叶片中的有机物量少于叶片实际制造的有机物量的原因是：①叶片自身的呼吸作用消耗一部分有机物；②一部分有机物输出到其他部位。 答案：(1)光照(强度)　温度　(2)线粒体(基质)和外界环境(空气)　(3)细胞质基质和线粒体基质　B　(4)不一定相等　总光合速率为净光合速率与呼吸速率之和，图中两片叶的净光合速率相等，但呼吸速率不一定相等　(5)叶龄较小，叶绿素含量较少　(6)一部分有机物输出到其他部位 学科网（北京）股份有限公司 $$