课堂小练21 光合作用的原理 (教用Word)-【赢在微点·轻松课堂】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞（人教版 新题型）

课堂小练(二十一)　光合作用的原理 　 学业水平达标 题组一　光合作用的概念及探索光合作用原理的部分实验 1.将一株质量为20 g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中,一段时间后植株达到40 g,其增加的质量来自 (　　) A.水、矿质元素和空气 B.光、矿质元素和水 C.水、光和土壤 D.光、矿质元素和空气 解析　黄瓜幼苗可以吸收水,增加鲜重;也可以从土壤中吸收矿质元素,合成相关的化合物;也可以利用大气中的二氧化碳进行光合作用制造有机物增加细胞干重。植物通过光合作用将光能转化成了有机物中的化学能,并没有增加黄瓜幼苗的质量,故黄瓜幼苗在光照下增加的质量来自水、矿质元素和空气。故选A。 答案　A 2.1937年,植物学家希尔将叶绿体分离后置于试管中,加入1%的DCPIP(一种可以接受氢的化合物,被氧化时是蓝色,被还原时是无色的)后,将试管置于光下,发现溶液由蓝色变成无色并放出O2,以上实验证明了 (　　) A.光合作用产生的O2来自H2O B.光合作用的过程中能产生还原剂和O2 C.光合作用的光反应在类囊体上进行 D.光合作用的暗反应在叶绿体基质中进行 解析　判断光合作用产生的O2的来源需用同位素示踪法,本实验无法判断光合作用产生的O2的来源,A项错误;溶液由蓝色变成无色,说明产物中有还原态氢,并放出O2,故说明光合作用的过程中能产生还原剂和O2,B项正确;本实验不能判断光合作用的光反应和暗反应的场所,C、D两项错误。 答案　B 题组二　光合作用的过程 3.光合作用包括光反应和暗反应两个阶段,下列参与暗反应必需的物质是 (　　) A.H2O、CO2、ADP B.CO2、NADPH、ATP C.H2O、CO2、ATP　 D.NADPH、H2O、ADP 解析　光合作用暗反应过程包括CO2的固定(CO2+C52C3)和C3的还原[2C3(CH2O)+C5],需要NADPH 作为还原剂和酶的催化,并消耗能量(ATP)。 答案　B 4.2,6⁃二氯酚靛酚是一种蓝色染料,能被还原剂还原成无色,从叶绿体中分离出类囊体,置于2,6⁃二氯酚靛酚溶液中,对其进行光照,发现溶液变成无色,并有O2释放。此实验证明 (　　) A.光合作用在类囊体上进行 B.光合作用产物O2中的氧元素来自CO2 C.光反应能产生还原剂和O2 D.光合作用与叶绿体基质无关 解析　光反应的场所是类囊体薄膜,但不能说明光合作用的场所是类囊体,A项错误;该实验无法证明光合作用产物O2中的氧元素来自CO2,而实际上氧气中的氧元素来源于水,B项错误;由于“类囊体置于2,6⁃二氯酚靛酚溶液中,对其进行光照,发现溶液变成无色,并有氧气释放”,所以,本实验可以证明光反应能产生还原剂和O2,C项正确;本实验中没有对照实验,得不出和叶绿体基质的关系,D项错误。 答案　C 5.CO2供应不足最终可影响到绿色植物释放O2减少,以下叙述中最直接的原因是 (　　) A.CO2供应不足使固定形成的C3减少 B.C3还原所消耗的ATP和NADPH减少 C.ATP和NADPH减少使光反应分解水减少 D.ADP、Pi、NADP+减少使光反应分解水减少 解析　根据光合作用过程可知,CO2供应不足,C3减少,光反应积累的NADPH和ATP的量相对增多,细胞中ADP、Pi、NADP+相应地减少,光反应能力下降,分解水减少,释放O2减少。 答案　D 6.如图为光合作用示意图,下列相关叙述错误的是 (　　) A.①表示O2,④表示CO2 B.暗反应中,CO2首先与C5结合生成C3,然后被还原为(CH2O) C.C3的还原过程中,需要光反应提供的物质只有② D.(CH2O)可以转化为多糖、脂质 解析　据题图分析,①表示O2,④表示CO2;暗反应中,CO2首先与C5结合生成C3,然后被还原为(CH2O);C3的还原过程中,需要光反应提供的物质有②③;(CH2O)在植物细胞中可以转化为多糖、脂质等。 答案　C 能力水平提升 7.(多选)如图表示某生物膜结构及其发生的部分生理过程,下列叙述正确的是 (　　) A.图中膜结构表示叶绿体内膜,B侧为叶绿体基质 B.图示过程的能量变化是光能转变成ATP和NADPH中稳定的化学能 C.甲表示色素分子,其中类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 D.图示光反应部分过程,水分解为氧和H+的同时还产生电子 解析　题图所示为叶绿体的类囊体薄膜,A侧为叶绿体基质,A项错误; 题图所示过程为光反应,能量变化是光能转变成ATP和NADPH中活跃的化学能,B项错误;甲表示色素分子,其中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,C项正确; 题图所示光反应部分过程,水分解为氧和H+的同时还产生电子,D项正确。 答案　CD 8.(多选)Rubisco是大量存在于植物细胞叶绿体中的酶,参与CO2与C5反应,其活性远低于其他酶。该酶有两个CO2结合位点a、b,CO2分子与位点a结合后激活该酶,进而促进位点b上CO2的固定进程。下列关于Rubisco的叙述,正确的是 (　　) A.Rubisco在叶绿体基质中参与酶促反应,底物是CO2和C5 B.CO2激活Rubisco后即可发生暗反应,促进光合产物的生成 C.Rubisco的活性虽然远低于其他酶,但它依然具有高效性 D.光合作用正常进行时,抑制该酶的活性会导致C3含量减少 解析　Rubisco是酶,在叶绿体基质中催化CO2和C5反应生成C3,A项正确;CO2分子与Rubisco的位点a结合,激活Rubisco,进而催化位点b上的CO2固定,但暗反应需要光反应提供物质条件,也需要多种酶共同作用,B项错误;Rubisco活性远远低于其他酶,但仍具有高效性,C项正确;光合作用正常进行时,抑制该酶的活性会使C3生成减少,但其消耗暂时不变,所以其含量会减少,D项正确。 答案　ACD 9.(多选)如图表示发生在叶绿体中的相关代谢过程,其中①②表示相关过程,a、b表示两种气体物质,下列说法错误的是 (　　) A.过程①表示光反应,过程②的场所是叶绿体的类囊体 B.物质a表示O2,物质b表示CO2 C.过程②能将活跃的化学能转变成稳定的化学能 D.过程②的两个阶段都需要消耗过程①产生的NADPH和ATP 解析　由题图可知,过程①②分别表示光反应和暗反应,反应场所分别是叶绿体的类囊体薄膜和叶绿体基质,A项错误;物质a、b分别表示O2和CO2,B项正确;光反应能将光能转变成活跃的化学能储存在ATP和NADPH中,暗反应能将活跃的化学能转变成稳定的化学能储存在葡萄糖中,C项正确;过程②包括CO2的固定和C3的还原两个阶段,其中CO2的固定不需要消耗①过程产生的NADPH和ATP,D项错误。 答案　AD 10.如图为某植物光合作用过程的示意图。请据图回答下列问题: (1)在类囊体上分布有吸收光能的______________,其经提取后再层析分离,扩散最慢的色素带呈______________色。 (2)图中①为______________,(CH2O)中的能量直接来源于图中_____________________________________________________。 (3)14CO2进入叶绿体后,首先能检测到含14C的有机物是______________,该物质被还原成糖类需要光反应提供______________________。 (4)光合作用过程中,发生的能量变化是__________________________________________________________________________________________________。 (5)若突然停止光照,则短时间内④的含量将______________(填“增加”“减少”或“不变”),原因是_______________________。 解析　(1)叶绿体类囊体薄膜上分布有光合作用的色素,色素分离实验中扩散最慢的色素带是叶绿素b,呈黄绿色。(2)据题图分析,图中①是氧气,(CH2O)中的能量直接来源于③ATP和②NADPH中的能量。(3)14CO2进入叶绿体后,与C5结合生成C3,所以首先能检测到含14C的有机物是⑤C3,该物质被还原成糖类需要光反应提供NADPH、ATP。(4)光合作用过程中,光能首先转变为ATP和NADPH中活跃的化学能,再经过C3的还原,ATP和NADPH中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能。(5)突然停止光照,光反应停止,C5的消耗速率不变,合成速率却减慢,导致C5含量减少。 答案　(1)色素　黄绿　(2)氧气　ATP和NADPH中的能量　(3)C3　NADPH、ATP　(4)光能→ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能　(5)减少　当突然停止光照时,C5的消耗速率不变,合成速率却减慢,导致C5含量减少 11.(科学探究)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。 解析　(1)根据题图可知,模块1利用太阳能发电装置将吸收的光能转换为电能,模块2利用电能电解H2O生成H+和O2,并发生能量转换的过程。该系统中的模块1和模块2执行相当于叶绿体中光反应功能。模块3将大气中的CO2转换为糖类,相当于光合作用的暗反应。暗反应中CO2和C5结合生成C3,C3在光反应提供的NADPH和ATP的作用下被还原,随后经过一系列反应形成糖类和C5,故该系统中模块3中的甲为五碳化合物(C5),乙为三碳化合物(C3)。(2)若正常运转过程中气泵突然停转,则CO2浓度突然降低,CO2的固定受阻,而三碳化合物(C3)的还原短时间内仍正常进行,因此短时间内会导致三碳化合物(C3)含量减少。暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+,若该系统气泵停转时间较长,则模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足,从而导致模块2中的能量转换效率也会发生改变。(3)由于植物中糖类的积累量=光合作用合成糖类的量-细胞呼吸消耗糖类的量。与植物相比,人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类,所以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高于植物。(4)干旱条件下,土壤含水量低,导致植物叶片气孔开放程度降低,CO2的吸收量减少。因此,干旱条件下,很多植物光合作用速率降低。 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 学科网（北京）股份有限公司 $$