5.4 光合作用与能量转化（分层培优练）-【上好课】2024-2025学年高一生物同步精品课堂（人教版2019必修1）

第4节　光合作用与能量转化 （基础+提升+长句表达，限时3层提升） 第1层 基础必备练 lian 限时：15min 1．如图所示，测定新鲜菠菜叶片中提取的色素的吸收光谱，下列相关说法正确的是（    ） A．吸收光谱中红光和蓝紫光区域较为明亮，绿光区域较暗 B．若在提取色素时没有加入碳酸钙，则吸收光谱的红光区域会变亮 C．若在提取色素时研磨不充分，则吸收光谱的红光和蓝紫光区域都变暗 D．提取的色素放置一段时间后实验效果变差，主要原因是色素的挥发 【答案】B 【详解】A、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，对绿光吸收最少，所以吸收光谱中绿光区域较亮，红光和蓝紫光区域较暗，A错误； B、碳酸钙的作用是防止叶绿素被破坏，若没有加入碳酸钙，叶绿素被破坏，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，所以吸收光谱的红光区域会变亮，B正确； C、研磨不充分会使色素提取量减少，吸收的光减少，更多的光会穿过三棱镜，所以吸收光谱的红亮和蓝紫光区域都变亮，C错误； D、提取的色素放置一段时间后实验效果变差，主要原因是色素被氧化分解，而不是挥发，D错误。 故选B。 2．羽衣甘蓝因其耐寒性和叶色丰富多变的特点，成为冬季重要的观叶植物。某同学将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样，先后置于层析液和蒸馏水中进行层析，过程及结果如图所示。已知1、2、3、4、5代表不同类型的色素。下列分析正确的是（    ） A．分离后的色素3对应的条带颜色为黄绿色 B．色素1、2、3、4分布于叶绿体中，色素5则分布于植物的液泡中 C．色素1、2主要吸收红光和蓝紫光，色素3、4主要吸收蓝紫光 D．可以使用95%乙醇和5%无水碳酸钠对色素1、2、3、4进行分离 【答案】B 【详解】A、根据在层析液中的层析结果说明色素1、2、3、4依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，色素3的条带颜色为蓝绿色，A错误； B、色素1、2、3、4依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，分布于叶绿体中，色素5溶于水，为水溶性色素，因而可能存在于植物的液泡中，B正确； C、色素1、2依次为胡萝卜素和叶黄素，主要吸收蓝紫光，色素3、4依次为叶绿素a、叶绿素b，主要吸收红光和蓝紫光，C错误； D、可以使用95%乙醇和5%无水碳酸钠对色素1、2、3、4进行提取，分离色素使用的是层析液，D错误。 3．叶绿体是进行光合作用的场所，下列关于叶绿体的叙述，正确的是（　　） A．叶绿体的内膜附着很多基粒和酶 B．类囊体膜与其他膜结构不同，不属于生物膜 C．基质中含有多种与光合作用有关的酶 D．内外膜中所含蛋白质的种类相同 【答案】C 【详解】A、叶绿体的内部有许多基粒，基粒是由类囊体堆叠而成，在类囊体膜上有酶附着，A错误； B、类囊体膜与其他膜结构很相似，属于生物膜，B错误； C、在叶绿体的基质中含有多种与光合作用有关的酶，C正确； D、叶绿体由两层膜构成，其内外膜的功能不同，因此所含蛋白质的种类不相同，D错误。 4．图甲是绿叶中色素的吸收光谱图，图乙是绿叶中色素分离的结果。下列叙述正确的是（    ） A．图甲中②和③分别对应图乙中条带4和条带3 B．图甲中①主要吸收红光和蓝紫光 C．图乙中的条带3在层析液中的溶解度最大 D．秋天植物叶片变黄是因为图乙中的条带34转化为1 【答案】A 【详解】A、分析图甲，①表示胡萝卜素，主要吸收蓝紫光，②是叶绿素b，③表示叶绿素a，分析图乙，条带1是胡萝卜素，条带2是叶黄素，条带3是叶绿素a，条带4是叶绿素b，图甲中②和③分别对应图乙中条带4和条带3，A正确； B、图甲中①为胡萝卜素，主要吸收蓝紫光，不吸收红光，B错误； C、溶解度大的色素随层析液在滤纸上扩散的快，位于滤纸条的最上端，条带1在层析液中的溶解度最大，C错误； D、秋天植物叶片变黄是因为图乙中的3、4被分解，叶黄素和胡萝卜素成为主要成分，所以最终叶片变黄，D错误。 5．叶绿体结构适于进行光合作用，下列有关叶绿体的叙述，错误的是（　　） A．叶绿体基质中含有暗反应过程所需的多种酶 B．叶绿体内膜折叠形成嵴，增大了光反应面积 C．叶绿体中的色素可以吸收、传递和转化光能 D．叶片呈绿色的原因之一是叶片中光合色素几乎不吸收绿光 【答案】B 【详解】 A、暗反应的场所是叶绿体基质，因此叶绿体基质中含有该过程所需的多种酶，A正确； B、叶绿体的类囊体薄膜堆叠形成基粒，增大了叶绿体的膜面积，B错误； C、叶绿体中的色素可以吸收、传递和转化光能，C正确； D、植物叶片之所以呈现绿色，原因之一是叶片中的叶绿体吸收绿光很少，将绿光反射出来，D正确。 6．某实验小组以新鲜韭黄和韭菜叶为实验材料提取并分离色素。下列相关叙述正确的是（    ） A．根据不同光合色素在无水乙醇中的溶解度不同，可对色素进行分离 B．研磨操作中若加入的碳酸钙过少，会导致滤纸上的色素带颜色变深 C．研磨液过滤时需在玻璃漏斗基部放一层滤纸，画滤液细线时要连续画线2～3次 D．与韭菜相比，韭黄叶中的色素在滤纸条上可能只分离出远离滤液细线的两条色素带 【答案】D 【详解】A、根据不同光合色素在层析液中溶解度不同，可对色素进行分离，无水乙醇用于色素的提取，A错误； B、碳酸钙具有保护色素免受酸破坏的作用，若研磨操作中加入的碳酸钙过少，则会导致色素带颜色变浅，B错误； C、过滤研磨液时不能用滤纸，色素会吸附在滤纸上，画滤液细线时要等上一次画的滤液细线干燥后再进行画线，C错误； D、韭黄为黄色，无叶绿素，纸层析后，滤纸条上只有两条色素带，分别为胡萝卜素（橙黄色）和叶黄素（黄色），D正确。 7．下列关于光合作用探究历程的说法，错误的是（    ） A．恩格尔曼的实验直接证明叶绿体吸收光能并释放氧气 B．希尔的实验说明水的光解产生氧气，且氧气中的氧元素全部来自水 C．阿尔农发现在光照下叶绿体中合成ATP的过程总是与水的光解相伴随 D．卡尔文用14C标记CO2，探明了CO2中的碳转化为有机物中碳的途径 【答案】B 【详解】A、恩格尔曼的实验通过观察需氧细菌在水绵表面的分布，直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用释放氧气，A正确； B、希尔反应是指离体叶绿体在适当(铁盐或其他氧化剂、光照)条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应，但不能证明氧气中的氧元素全部来自水，B错误； C、阿尔农发现在光照下，叶绿体可以合成ATP，并且叶绿体合成ATP的过程总是与水的光解相伴随，C正确； D、卡尔文用14C标记的CO2探明了CO2中的碳在光合作用中的转移途径，D正确。 8．关于光合作用过程探索实验的叙述，错误的是（    ） A．把载有水绵和需氧细菌的临时装片分成两组，一组放在黑暗的没有空气的小室里用极细光束照射，另一组放在光下，根据细菌分布情况可以得出叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧这一结论 B．在离体叶绿体有H2O，没有CO2的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下可以放出氧气 C．在光照下，叶绿体可合成ATP，且这一过程总是与水的光解相伴随 D．用放射性同位素18O分别标记H2O和CO2，一组给植物提供H2O和C18O2，另一组提供H218O和CO2，在相同适宜条件下追踪O2的放射性可以研究氧气的来源 【答案】D 【详解】A、把载有水绵和需氧细菌的临时装片分成两组，一组放在黑暗的没有空气的小室里用极细光束照射，另一组放在光下，根据细菌分布情况可以得出叶绿体是光合作用的场所，叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧这一结论，A正确； B、1937年，英国植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液（有H2O，没有CO2）中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下可以释放出氧气，该实验被后人称为希尔反应，B正确； C、阿尔农的实验发现，光照下叶绿体可合成ATP，这一过程总与水的光解相伴随，证明了叶绿体进行水的光解的同时有ATP的生成，C正确； D、用放射性同位素18O分别标记H2O和CO2，一组给植物提供H2O和C18O2，另一组提供H218O和CO2，但18O不是放射性元素，D错误。 9．某中学兴趣小组的同学选取生长正常的一条牵牛花藤蔓进行光合作用所需条件的探究实验。实验设计如图所示，并得出了以下结论：①光合作用需要光，且淀粉是光合作用的产物，②光合作用需要二氧化碳（提示：氢氧化钠溶液能有效吸收二氧化碳），下列分析不正确的是（    ）    A．最后变蓝的叶片有A叶中未遮盖铝箔的部分和C叶片 B．可以得出结论①的一组对照实验为A叶中未遮盖铝箔的部分和遮盖铝箔的部分 C．可以得出结论②的一组对照实验为B叶片和C叶片 D．在光下放置数小时，发现两玻璃瓶内壁都有很多小水珠，这些水分都是由植物蒸腾作用产生的 【答案】D 【详解】A、光是光合作用的必要条件，由图可以看出，A叶中未遮盖铝箔的部分有光能够进行光合作用制造淀粉，滴加碘液后变蓝；遮盖铝箔的部分没有光不能进行光合作用制造淀粉，滴加碘液后不变蓝。二氧化碳是光合作用的一种原料，B叶片装置中没有二氧化碳，不能进行光合作用制造淀粉，滴加碘液后不变蓝；C叶片装置中有二氧化碳，能够进行光合作用制造淀粉，滴加碘液后变蓝。因此，最后变蓝的叶片有A叶中未遮盖铝箔的部分和C叶片，A正确； B、分析图可以看出，A叶片中未遮盖铝箔的部分能够见到光，遮盖铝箔的部分见不到光，其他因素都相同，它们的变量是光，可以形成一组对照实验；淀粉具有遇碘变蓝的特性，叶片未遮盖铝箔的部分滴加碘液后变蓝，而遮盖铝箔的部分滴加碘液后不变蓝，说明淀粉是光合作用的产物；叶片未遮盖铝箔的部分有光能够进行光合作用，而遮盖铝箔的部分没有光不能进行光合作用，说明光合作用需要光。因此，可以得出结论①的一组对照实验为A叶中未遮盖铝箔的部分和遮盖铝箔的部分，B正确； C、B叶片装置中的氢氧化钠能够吸收二氧化碳，C叶片装置中的清水不能吸收二氧化碳，其他因素都相同，它们的变量是二氧化碳，可以形成一组对照实验；B叶片滴加碘液后不变蓝，C叶片滴加碘液后变蓝，说明光合作用需要二氧化碳。因此，可以得出结论②的一组对照实验为B叶片和C叶片，C正确； D、在光下放置数小时，发现两玻璃瓶内壁都有很多小水珠，这些水分是由植物体蒸腾作用和瓶内水分自然蒸发产生的，D错误。 10．如图表示某植物叶片暗反应中C₃和C₅微摩尔浓度的变化趋势，该植物在I阶段处于适宜环境条件下，II阶段改变的环境条件是降低光照强度或者降低CO₂浓度中的某一项。下列分析正确的是（　　） A．图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的ATP B．图中II阶段所改变的环境条件是降低了光照强度 C．图中II阶段甲上升是因为叶绿体中NADPH和ATP的积累 D．图中II阶段光合速率最大时所需光照强度比I阶段低 【答案】D 【详解】A、图中物质甲C5与二氧化碳结合形成乙C3，该过程只需要酶的催化，不需要消耗光反应提供的ATP和NADPH，A错误； B、植物在Ⅰ阶段处于适宜环境条件下，如果Ⅱ阶段改变的环境条件是降低光照强度，则ATP和NADPH产生量减少，那么C3增加，C5减少，与图形的走势不符合，B错误； C、图中II阶段甲C5上升，乙C3下降，则改变的条件可能是降低CO₂浓度，进而导致C5消耗减少而表现为含量上升，同时C3生成减少而表现为含量下降，此时叶绿体中NADPH和ATP的积累是CO2浓度降低导致的结果，C错误； D、Ⅱ阶段改变的条件主要影响暗反应的进行，即Ⅱ阶段的变化是由于二氧化碳浓度下降导致的，所以Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低，D正确。 11．图1中的A、B、C分别表示番茄的某些生理过程，图2是大棚内番茄种植密度与有机物制造或消耗量的关系图。为了进一步探究番茄幼苗的生理活动，某生物兴趣小组设计了图3所示的实验装置。回答下列问题： (1)增大植被面积可以有效改善气候，主要与图1中的 （填字母）两个过程有关，理由分别是 。 (2)据图2可知，在横坐标给出的m1、m2、m3三个种植密度中， 最有利于提高番茄果实产量。如果种植密度大于m4则有些番茄会生长衰弱，甚至死亡，原因是 。 (3)观察图3中的实验装置可知，该实验装置可用于探究 是否是光合作用的必要条件。实验前先将番茄幼苗置于暗处一夜，目的是 。 【答案】(1) BC 通过B过程可以增加空气湿度；通过C过程可以增加空气中的氧气含量 (2) m2 种植密度大于m4时，植物光合速率小于呼吸速率，植物体内无法积累有机物（或“植物体内干物质不能增加”）（合理即可） (3) CO2 消耗叶片中原有的有机物 【详解】（1）植被可以通过图1中的B（蒸腾作用）增加空气的湿度，可以通过C（光合作用）过程增加空气中的氧气，所以增加植被面积可以有效改善气候。 （2）据图2可知，在横坐标给出的m1、m2、m3三个种植密度中，m2对应的净光合速率（总光合速率-呼吸速率）最大，所以该种植密度最有利于提高番茄产量；如果种植密度大于m4，植物光合速率小于呼吸速率，植物体内无法积累有机物（或“植物体内干物质不能增加”），从而导致番茄不能正常生存而死亡。 （3）根据图3所示的装置图可知，装置一中有氢氧化钠可吸收空气中的CO2，装置二中为清水，不能吸收空气中的CO2，故该实验装置可以用于探究CO2是否是光合作用的必要条件（原料）；将装置置于暗处一夜，可消耗叶片中原有的有机物，排除其对实验结果的干扰。第2层 能力提升练 lian 限时：10min 1．图1是某高等植物成熟绿叶组织在某光照强度和适宜温度下，光合作用强度增长率随CO2浓度变化的情况。图2为从生长状况相同的植物叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片，抽取叶片细胞内的气体，平均分成若干份，然后置于不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同的一定强度光照，测量圆叶片上浮至液面所需时间，其记录结果绘成的曲线图。下列分析错误的是（　　） A．图1中在d点时光合速率达到最大，此时限制光合速率的主要环境因素可能是光照强度 B．图1中c点与b点相比，叶绿体中NADPH的合成速率不变 C．从图2分析，bc段曲线平缓的限制因素可能是光照强度，而c点以后曲线上行，其原因最可能是NaHCO3浓度过大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢 D．适当增加光照强度重复图2实验，b点将向下移动 【答案】B 【详解】A、图1表示光合作用强度增长率的变化，只要光合作用强度增长率为正值，植物光合作用速率都在不断增加，所以在增长率达到0时（即d点）光合作用速率达到最大，此时CO2浓度仍在继续上升，故限制光合作用速率的主要环境因素不是CO2而是光照强度，A正确； B、图1中c点和b点相比，光合作用强度增长率虽不变，但光合作用速率在不断增加，所以叶绿体中[H]（NADPH）的合成速率增大，因此c点时叶绿体中[H]（NADPH）的合成速率大于b点，B错误； C、图2中，bc段NaHCO3溶液浓度继续上升，圆叶片上浮至液面所需时间不变，说明光合速率不变，此时曲线平缓的限制因素可能为光照强度。cd段曲线上升表明光合作用减弱（产生的氧气减少），原因是c点之后NaHCO3溶液浓度增加，导致叶片细胞外的浓度过高，叶片细胞失水从而影响了细胞代谢，导致光合作用降低，C正确； D、图2中b点的限制因素为光照强度，如果适当地增加光照强度，光合作用会增强（产生的氧气增多），圆叶片上浮至液面所需时间变短，b点将向下移动，D正确。 2．在光照恒定、光合作用温度最适条件下，某研究小组用图1的实验装置测量一小时内密闭容器中CO2的变化量，绘成曲线如图2所示。下列叙述正确的是（　　） A．若第10min时突然黑暗，叶绿体基质中C3的含量在短时间内将下降 B．该绿色植物前30分钟真正光合速率平均为64ppm CO2/min C．适当提高温度进行实验，该植物光合作用的光饱和点将增大 D．a~b段，叶绿体中ATP从基质向类囊体膜运输 【答案】B 【详解】A、若第10 min时突然黑暗，导致光反应产生的ATP和NADPH含量下降，抑制暗反应中C3的还原，导致叶绿体基质中C3的含量在短时间内将增加，A错误； B、真正光合速率=净光合速率+呼吸速率，由ab段可以计算出净光合速率=（1680−180）/30=50ppm CO2/min，由bc段可以计算出呼吸速率=（600−180）/30=14ppm CO2/min，因此真光合速率平均为64ppm CO2/min，B正确； C、题干中提出，该实验在最适温度条件下进行，因此适当提高温度进行实验，光合速率下降，导致该植物光合作用的光饱和点将下降，C错误； D、a～b段二氧化碳含量在下降，说明植物的光合作用大于呼吸作用，且二氧化碳在暗反应中被用于合成三碳化合物，因此叶绿体中ATP从类囊体膜向基质运输，D错误。 3．叶绿体膜上的磷酸转运器能将光合产物以磷酸丙糖的方式运出叶绿体，磷酸丙糖在细胞质中转化成蔗糖，同时磷酸转运器将等量的Pi转入叶绿体，如图所示。已知盐胁迫可使叶绿体膜上的磷酸转运器数量明显下降，用一定浓度的NaCl溶液处理叶肉细胞，将不会出现的现象是（    ） A．叶肉细胞吸收的CO2增加 B．叶肉细胞中蔗糖的合成减少 C．叶肉细胞中积累的淀粉增加 D．叶绿体中合成的ATP减少 【答案】A 【详解】由题意可知，盐胁迫可使叶绿体膜上的磷酸转运器数量明显下降，故用一定浓度的NaC1溶液处理叶肉细胞，会使叶绿体膜上的磷酸转运器数量明显下降，叶绿体基质中运出叶绿体的磷酸丙糖减少，细胞质基质中蔗糖的合成减少，磷酸丙糖滞留在叶绿体中，导致叶绿体中淀粉的合成增加，从而抑制了暗反应的进行，使CO2的吸收减少，进而光反应减弱，产生的ATP减少，A错误，BCD正确。 4．如图是叶绿体中进行的光反应示意图，类囊体膜上的光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ（PSⅡ）是色素和蛋白质复合体，可吸收光能进行电子传递，电子最终传递给NADP+后与其反应生成NADPH。膜上的ATP合成酶在顺浓度梯度运输H+的同时催化ATP的合成。下列叙述正确的是（    ） A．膜蛋白功能仅有催化及物质运输 B．若CO2浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中NADP+减少，则图中电子传递速率会减慢 C．光反应产生的ATP只能用于暗反应中C3的还原 D．据图分析，O2产生后扩散到细胞外共需要穿过3层生物膜 【答案】B 【详解】A、图中ATP合成酶属于膜蛋白，具有催化ATP合成和运输H+的作用，且根据题意“类囊体膜上的光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ（PSⅡ）是色素和蛋白质复合体，可吸收光能进行电子传递”可知，膜蛋白还可以吸收光能等，A错误； B、若CO2浓度降低，CO2固定速率减慢，C3还原速率减慢，消耗的ATP和NADPH减少，因此叶绿体中ADP、NADP+减少，图中H+与NADP+结合形成NADPH速率减慢，故图中电子传递速率会减慢，B正确； C、暗反应需要的ATP只能来源于光反应，但光反应产生的ATP不一定只用于暗反应C3的还原，C错误； D、分析图示可知，水光解发生在类囊体腔内，因此O2产生后扩散到细胞外共需要穿过类囊体膜1层、叶绿体膜2层和细胞膜1层，共4层生物膜，D错误。 5．为探究CO2浓度对不同作物光合速率的影响，研究人员以大豆、甘薯、花生、水稻为实验材料，分别进行三种不同的实验处理：甲组提供大气CO2浓度，乙组提供大气CO2浓度倍增环境，丙组先在大气CO2浓度倍增的环境中培养60d，测定前一周恢复为大气CO2浓度。整个实验过程保持适宜的光照强度和充足的水分，实验结果如图。下列说法错误的是（    ）    A．本实验自变量为CO2浓度和作物的种类 B．根据乙组光合速率高于甲组推测CO2浓度越高作物产量越高 C．乙组光合速率相较甲组未加倍的原因可能是NADPH和ATP供应限制 D．丙组光合速率低于甲组可能是长时间高浓度CO2降低了CO2固定酶的活性 【答案】B 【详解】A、据题干和图可知，该实验的自变量是CO2浓度和作物种类，A正确； B、由甲组和乙组实验结果比较可知，随着CO2浓度的增加，乙组作物的光合作用速率比甲组的光合作用速率更大，即随着CO2浓度的增加，作物的光合作用速率随之提高，CO2浓度也会影响呼吸速率，因为不知道呼吸速率的变化情况，故根据乙组光合速率高于甲组不能推测CO2浓度越高作物产量越高，B错误； C、光合作用光反应为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi；当CO2浓度倍增时，光合速率并没有倍增，其限制因素可能是光反应为暗反应提供的ATP和NADPH不足，或者是暗反应中固定CO2的酶数量不足，从而影响了CO2的固定，C正确； D、由图可以看出，丙组的光合作用速率比甲组低，推测可能是作物长期处于高CO2浓度环境引起固定CO2的酶的活性降低，D正确。 6．图甲表示某植物的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时，单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化。图乙表示该植物在：25℃下（光合作用的最适温度）CO2吸收速率与光照强度的关系。已知呼吸作用的最适温度为：30℃下列叙述正确的是（    ）    A．图甲中，光照强度为b时，光合作用速率等于呼吸作用速率 B．图甲中，光照强度为d时，单位时间内细胞从周围吸收2个单位的CO2 C．图乙中，若植物缺镁，f点右移，h点右移 D．图乙中，若将温度升高到30℃，f点右移，g点右下移 【答案】B 【详解】A、分析甲图可知，光强度为b时，CO2释放量和O2生产总量相等，都为3，说明呼吸作用释放的CO2首先供应叶绿体进行光合作用，剩余部分释放到外界，说明此时呼吸作用大于光合作用，A错误； B、光照强度为d时，水稻光合作用速率大于呼吸作用速率，光照强度为a时，CO2释放量为6即为净呼吸速率，则d点时，O2产生量为8，需要消耗的CO2也为8，所以单位时间内需从外界吸收CO2为8-6=2个单位，B正确； C、图乙中，镁是合成叶绿素的重要元素，植物缺镁会影响叶绿素的合成，导致光合作用减弱，光补偿点（f点）右移，光饱和点（h点）左移，C错误； D、图乙表示该植物在25℃下（光合作用的最适温度）CO2吸收速率与光照强度的关系，若将温度升高到30℃，则光合作用会降低，f点右移，g点左移，D错误。 7．为了研究某种植物光合速率和呼吸速率对生长发育的影响，研究者做了以下相关实验：将长势相同的该植物幼苗分成若干组，分别置于如图所示的7组不同温度下（其他条件相同且适宜），暗处理1h，再光照1h：测其干重变化，得到如图所示的结果。下列说法正确的是（    ） A．该植物进行光合作用时，当光照强度突然减小时，C5的含量将会增加 B．24小时恒温30℃条件下，只有光照时间超过8小时，该植物幼苗才能正常生长 C．32℃时植物的光合速率等于呼吸速率 D．34℃时植物的光合速率大于呼吸速率 【答案】B 【详解】A、当光照强度突然减小时，光反应减弱，产生的ATP和NADPH减少，从而减弱了三碳化合物的还原，C5的生成速率减慢，但是二氧化碳固定形成的三碳化合物的过程不受影响，即C5的消耗速率不变，故C5的量减少，A错误； B、据图中信息可知，30°C条件下呼吸速率是3mg/h，光照1h后与暗处理前的重量变化=光合速率-2×呼吸速率，故光合速率=3+2×3=9mg/h，设在光照强度适宜且恒定、一昼夜恒温30℃条件下，至少需要光照X小时以上，该番茄幼苗才能正常生长，则有9X-3×24=0，可求出X=8h，B正确； C、32℃时，暗处理lh后的重量变化是-4mg，说明呼吸速率是4mg/h，光照1h后与暗处理前的变化是0mg，光合速率-2×呼吸速率=0，此条件下光合速率是8mg/h，光合速率与呼吸速率的数量关系为光合速率是呼吸速率的2倍，C错误； D、34℃时呼吸速率是2mg/h，光照1h后比暗处理前减少了3mg，光照1h后与暗处理前的重量变化=光合速率-2×呼吸速率，说明此时光合速率为1mg/h，故34℃时植物的光合速率小于呼吸速率，D错误。 8．某实验小组为了探究适宜温度下CO2浓度对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于等体积不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同浓度的适宜光照，记录叶圆片上浮的时长，如图所示，下列叙述错误的是（    ） A．叶圆片上浮时长所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率 B．本实验也可将同一时间段内各组装置中叶圆片浮起的数量作为因变量 C．若继续增大NaHCO3溶液浓度，叶圆片上浮所需时长会继续缩短 D．若想探究光照强度对光合作用的影响，可通过调节光源与烧杯的距离实现 【答案】C 【详解】A、当光合作用产生的氧气大于细胞呼吸消耗的氧气时，叶圆片上浮，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，A正确； B、本实验是探究适宜温度下CO2浓度对光合作用的影响，自变量为CO2浓度（NaHCO3溶液浓度），也可将同一时间段内各组装置中叶圆片浮起的数量作为因变量，B正确； C、若继续增大NaHCO3溶液浓度，叶细胞会因过度失水而死亡，C错误； D、通过调节光源与烧杯的距离可代表光照强度的强弱，D正确。 9．农谚是我国劳动人民经过无数实践得出的智慧结晶，蕴含着许多科学原理。下列关于农谚与其蕴含的生物学原理表述，错误的是（    ） A．“三亩棉花三亩稻，晴也好，涝也好”，说明稻棉间作能保证作物产量 B．“三伏不热，五谷不结”，说明作物进行光合作用需要足够的温度和光照 C．“萝卜白菜葱，多用大粪攻”，说明农作物能直接利用大粪中的有机物用于生长发育 D．“肥多急坏禾”表明施肥过多，会使土壤溶液渗透压大于作物根细胞，导致根细胞失水过多而死亡 【答案】C 【详解】A、“三亩棉花三亩稻，晴也好，涝也好”意思是棉花和水稻种在同一块地上，棉花喜晴，水稻喜雨，两者能充分利用环境条件，保证了作物产量，A正确； B、“三伏不热，五谷不结”，三伏天温度较高、光照较强，若三伏天不热，不能为农作物提供足够的温度和光照，作物光合作用较弱，从而会导致五谷不能发育产生种子，B正确； C、“萝卜白菜葱，多用大粪攻”，大粪中含有大量有机物和无机盐，但作物不能直接利用大粪中的有机物，需分解为无机物才能被作物吸收利用，C错误； D、“肥多急坏禾”说明施肥过多，会使土壤溶液渗透压上升，大于作物根细胞液的渗透压，导致根细胞失水过多而死亡，D正确。 10．如图是生物体内能量供应与利用的示意图，下列叙述正确的是（    ） A．只有绿色植物才具有进行①过程所需的色素 B．①过程产生的ATP只用于②过程中固定CO2和还原C3 C．①③中合成ATP所需的能量来源不同 D．④中的能量可用于肌肉收缩和人的红细胞吸收葡萄糖等 【答案】C 【详解】A、图中①是光反应阶段，其它生物中也可能有进行①光反应过程所需的色素，如光合细菌，A错； B、①光反应阶段产生的ATP用于暗反应中C3的还原过程，不参与固定过程，B错误； C、①光反应中合成ATP所需的能量来源于光合色素吸收的光能，③细胞呼吸中合成ATP所需的能量来源与有机物的分解化学能，C正确； D、人的红细胞吸收葡萄糖属于协助扩散，不需要能量，D错误。 第3层 拓展培优练 lian 长句表达5min 1．某实验小组用小球藻进行实验，探究影响光合速率的因素。他们将一定量的小球藻浸入适宜培养液的试管中，以白炽台灯作为光源。移动台灯改变光源与试管的距离；CO2浓度分别设置为0.03%和0.05%，据实验结果绘制成下图中曲线1、曲线2。 (1)该探究实验中自变量是 ，曲线EF段 不再成为光合速率的主要限制因素，若C处突然关闭台灯，叶绿体中C₃的含量将如何变化？ 。 (2)F点的含义是 。若用缺镁培养液培养小球藻，其他条件不变，F点应向 移。 (3)该小组又做了探究小球藻最适生长温度的预实验，实验结果见下表： 温度（℃） 10 20 30 40 50 光照下释放O2（mg/h） 9.67 14.67 19.67 21.67 19.33 请根据预实验结果，设计进一步的探究实验： 材料用具：小球藻若干、大试管若干、含CO2缓冲液的培养液、水浴锅若干、量筒等。 该实验应控制好的两个主要无关变量是：① ；② 。 实验步骤： 第一步，取材、分组与编号： 。 第二步，分组控制温度，进行实验： （温度梯度差为1℃）。 第三步，光照6h后测定各组的O2释放量。 【答案】(1) 光照强度和二氧化碳浓度 二氧化碳浓度 增加 (2) 该光照强度（与光源相距105cm）时小球藻光合作用速率等于呼吸作用速率 左 (3) 相同光照时间和距离（相同的光照强度） 小球藻的数量相同 第一步，取材、分组与编号：取5支洁净的大试管，编号为1～5，在5支试管中分别加入等量的含有足量CO2缓冲液的培养液及数量相同的小球藻。另取5个水浴锅，编号为abcde。 第二步，分组控制温度，进行实验：将5个水浴锅的温度依次调节为38℃、39℃、40℃、41℃、42℃（可以适当增加温度梯度），待温度稳定后将5支试管分别放入对应的水浴锅中开展实验，其他条件相同且适宜。 【详解】（1）根据题意，该实验目的是探究影响光合速率的因素，实验中以白炽台灯作为光源。移动台灯改变光源与试管的距离；CO2浓度分别设置为0.03%和0.05%，因此该探究实验的自变量是光照强度和二氧化碳浓度；EF段表示在不同的二氧化碳浓度下，光合作用强度相同，所以限制EF段净光合速率的主要因素是光照强度，CO2浓度不再成为光合速率的主要限制因素；若C处突然关闭台灯，则光反应停止，影响了三碳化合物的还原，消耗的三碳化合物减少，二氧化碳和五碳化合物固定生成三碳化合物的速率短时间内不变，所以叶绿体中C3含量的变化是增加。 （2）F点氧气的释放量为0，说明该光照强度（与光源相距105 cm）时小球藻光合速率等于细胞呼吸速率。镁是合成叶绿素的重要成分，缺镁会影响叶绿素的合成，使小球藻光合速率减慢，在其他条件不变时，F点应向左移。 （3）实验的自变量是温度，因变量是氧气的释放速度，在实验过程中还需要控制相同的光照强度（相同光照时间和距离）和相同的小球藻数量等无关变量。 第一步：取材、分组与编号：取5支洁净的大试管，编号为1～5，在5支试管中分别加入等量的含有足量CO2缓冲液的培养液及数量相同的小球藻。另取5个水浴锅，编号为abcde。 第二步：分组控制温度，使其依次为38℃、39℃、40℃、41℃、42℃（可以适当增加温度梯度），分别编号为1～5号，待温度稳定后将5支试管分别放入对应的水浴锅中开展实验，其他条件相同且适宜。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第4节　光合作用与能量转化 （基础+提升+长句表达，限时3层提升） 第1层 基础必备练 lian 限时：15min 1．如图所示，测定新鲜菠菜叶片中提取的色素的吸收光谱，下列相关说法正确的是（    ） A．吸收光谱中红光和蓝紫光区域较为明亮，绿光区域较暗 B．若在提取色素时没有加入碳酸钙，则吸收光谱的红光区域会变亮 C．若在提取色素时研磨不充分，则吸收光谱的红光和蓝紫光区域都变暗 D．提取的色素放置一段时间后实验效果变差，主要原因是色素的挥发 2．羽衣甘蓝因其耐寒性和叶色丰富多变的特点，成为冬季重要的观叶植物。某同学将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样，先后置于层析液和蒸馏水中进行层析，过程及结果如图所示。已知1、2、3、4、5代表不同类型的色素。下列分析正确的是（    ） A．分离后的色素3对应的条带颜色为黄绿色 B．色素1、2、3、4分布于叶绿体中，色素5则分布于植物的液泡中 C．色素1、2主要吸收红光和蓝紫光，色素3、4主要吸收蓝紫光 D．可以使用95%乙醇和5%无水碳酸钠对色素1、2、3、4进行分离 3．叶绿体是进行光合作用的场所，下列关于叶绿体的叙述，正确的是（　　） A．叶绿体的内膜附着很多基粒和酶 B．类囊体膜与其他膜结构不同，不属于生物膜 C．基质中含有多种与光合作用有关的酶 D．内外膜中所含蛋白质的种类相同 4．图甲是绿叶中色素的吸收光谱图，图乙是绿叶中色素分离的结果。下列叙述正确的是（    ） A．图甲中②和③分别对应图乙中条带4和条带3 B．图甲中①主要吸收红光和蓝紫光 C．图乙中的条带3在层析液中的溶解度最大 D．秋天植物叶片变黄是因为图乙中的条带34转化为1 5．叶绿体结构适于进行光合作用，下列有关叶绿体的叙述，错误的是（　　） A．叶绿体基质中含有暗反应过程所需的多种酶 B．叶绿体内膜折叠形成嵴，增大了光反应面积 C．叶绿体中的色素可以吸收、传递和转化光能 D．叶片呈绿色的原因之一是叶片中光合色素几乎不吸收绿光 6．某实验小组以新鲜韭黄和韭菜叶为实验材料提取并分离色素。下列相关叙述正确的是（    ） A．根据不同光合色素在无水乙醇中的溶解度不同，可对色素进行分离 B．研磨操作中若加入的碳酸钙过少，会导致滤纸上的色素带颜色变深 C．研磨液过滤时需在玻璃漏斗基部放一层滤纸，画滤液细线时要连续画线2～3次 D．与韭菜相比，韭黄叶中的色素在滤纸条上可能只分离出远离滤液细线的两条色素带 7．下列关于光合作用探究历程的说法，错误的是（    ） A．恩格尔曼的实验直接证明叶绿体吸收光能并释放氧气 B．希尔的实验说明水的光解产生氧气，且氧气中的氧元素全部来自水 C．阿尔农发现在光照下叶绿体中合成ATP的过程总是与水的光解相伴随 D．卡尔文用14C标记CO2，探明了CO2中的碳转化为有机物中碳的途径 8．关于光合作用过程探索实验的叙述，错误的是（    ） A．把载有水绵和需氧细菌的临时装片分成两组，一组放在黑暗的没有空气的小室里用极细光束照射，另一组放在光下，根据细菌分布情况可以得出叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧这一结论 B．在离体叶绿体有H2O，没有CO2的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下可以放出氧气 C．在光照下，叶绿体可合成ATP，且这一过程总是与水的光解相伴随 D．用放射性同位素18O分别标记H2O和CO2，一组给植物提供H2O和C18O2，另一组提供H218O和CO2，在相同适宜条件下追踪O2的放射性可以研究氧气的来源 9．某中学兴趣小组的同学选取生长正常的一条牵牛花藤蔓进行光合作用所需条件的探究实验。实验设计如图所示，并得出了以下结论：①光合作用需要光，且淀粉是光合作用的产物，②光合作用需要二氧化碳（提示：氢氧化钠溶液能有效吸收二氧化碳），下列分析不正确的是（    ）    A．最后变蓝的叶片有A叶中未遮盖铝箔的部分和C叶片 B．可以得出结论①的一组对照实验为A叶中未遮盖铝箔的部分和遮盖铝箔的部分 C．可以得出结论②的一组对照实验为B叶片和C叶片 D．在光下放置数小时，发现两玻璃瓶内壁都有很多小水珠，这些水分都是由植物蒸腾作用产生的 10．如图表示某植物叶片暗反应中C₃和C₅微摩尔浓度的变化趋势，该植物在I阶段处于适宜环境条件下，II阶段改变的环境条件是降低光照强度或者降低CO₂浓度中的某一项。下列分析正确的是（　　） A．图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的ATP B．图中II阶段所改变的环境条件是降低了光照强度 C．图中II阶段甲上升是因为叶绿体中NADPH和ATP的积累 D．图中II阶段光合速率最大时所需光照强度比I阶段低 11．图1中的A、B、C分别表示番茄的某些生理过程，图2是大棚内番茄种植密度与有机物制造或消耗量的关系图。为了进一步探究番茄幼苗的生理活动，某生物兴趣小组设计了图3所示的实验装置。回答下列问题： (1)增大植被面积可以有效改善气候，主要与图1中的 （填字母）两个过程有关，理由分别是 。 (2)据图2可知，在横坐标给出的m1、m2、m3三个种植密度中， 最有利于提高番茄果实产量。如果种植密度大于m4则有些番茄会生长衰弱，甚至死亡，原因是 。 (3)观察图3中的实验装置可知，该实验装置可用于探究 是否是光合作用的必要条件。实验前先将番茄幼苗置于暗处一夜，目的是 。 第2层 能力提升练 lian 限时：10min 1．图1是某高等植物成熟绿叶组织在某光照强度和适宜温度下，光合作用强度增长率随CO2浓度变化的情况。图2为从生长状况相同的植物叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片，抽取叶片细胞内的气体，平均分成若干份，然后置于不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同的一定强度光照，测量圆叶片上浮至液面所需时间，其记录结果绘成的曲线图。下列分析错误的是（　　） A．图1中在d点时光合速率达到最大，此时限制光合速率的主要环境因素可能是光照强度 B．图1中c点与b点相比，叶绿体中NADPH的合成速率不变 C．从图2分析，bc段曲线平缓的限制因素可能是光照强度，而c点以后曲线上行，其原因最可能是NaHCO3浓度过大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢 D．适当增加光照强度重复图2实验，b点将向下移动 2．在光照恒定、光合作用温度最适条件下，某研究小组用图1的实验装置测量一小时内密闭容器中CO2的变化量，绘成曲线如图2所示。下列叙述正确的是（　　） A．若第10min时突然黑暗，叶绿体基质中C3的含量在短时间内将下降 B．该绿色植物前30分钟真正光合速率平均为64ppm CO2/min C．适当提高温度进行实验，该植物光合作用的光饱和点将增大 D．a~b段，叶绿体中ATP从基质向类囊体膜运输 3．叶绿体膜上的磷酸转运器能将光合产物以磷酸丙糖的方式运出叶绿体，磷酸丙糖在细胞质中转化成蔗糖，同时磷酸转运器将等量的Pi转入叶绿体，如图所示。已知盐胁迫可使叶绿体膜上的磷酸转运器数量明显下降，用一定浓度的NaCl溶液处理叶肉细胞，将不会出现的现象是（    ） A．叶肉细胞吸收的CO2增加 B．叶肉细胞中蔗糖的合成减少 C．叶肉细胞中积累的淀粉增加 D．叶绿体中合成的ATP减少 4．如图是叶绿体中进行的光反应示意图，类囊体膜上的光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ（PSⅡ）是色素和蛋白质复合体，可吸收光能进行电子传递，电子最终传递给NADP+后与其反应生成NADPH。膜上的ATP合成酶在顺浓度梯度运输H+的同时催化ATP的合成。下列叙述正确的是（    ） A．膜蛋白功能仅有催化及物质运输 B．若CO2浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中NADP+减少，则图中电子传递速率会减慢 C．光反应产生的ATP只能用于暗反应中C3的还原 D．据图分析，O2产生后扩散到细胞外共需要穿过3层生物膜 5．为探究CO2浓度对不同作物光合速率的影响，研究人员以大豆、甘薯、花生、水稻为实验材料，分别进行三种不同的实验处理：甲组提供大气CO2浓度，乙组提供大气CO2浓度倍增环境，丙组先在大气CO2浓度倍增的环境中培养60d，测定前一周恢复为大气CO2浓度。整个实验过程保持适宜的光照强度和充足的水分，实验结果如图。下列说法错误的是（    ）    A．本实验自变量为CO2浓度和作物的种类 B．根据乙组光合速率高于甲组推测CO2浓度越高作物产量越高 C．乙组光合速率相较甲组未加倍的原因可能是NADPH和ATP供应限制 D．丙组光合速率低于甲组可能是长时间高浓度CO2降低了CO2固定酶的活性 6．图甲表示某植物的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时，单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化。图乙表示该植物在：25℃下（光合作用的最适温度）CO2吸收速率与光照强度的关系。已知呼吸作用的最适温度为：30℃下列叙述正确的是（    ）    A．图甲中，光照强度为b时，光合作用速率等于呼吸作用速率 B．图甲中，光照强度为d时，单位时间内细胞从周围吸收2个单位的CO2 C．图乙中，若植物缺镁，f点右移，h点右移 D．图乙中，若将温度升高到30℃，f点右移，g点右下移 7．为了研究某种植物光合速率和呼吸速率对生长发育的影响，研究者做了以下相关实验：将长势相同的该植物幼苗分成若干组，分别置于如图所示的7组不同温度下（其他条件相同且适宜），暗处理1h，再光照1h：测其干重变化，得到如图所示的结果。下列说法正确的是（    ） A．该植物进行光合作用时，当光照强度突然减小时，C5的含量将会增加 B．24小时恒温30℃条件下，只有光照时间超过8小时，该植物幼苗才能正常生长 C．32℃时植物的光合速率等于呼吸速率 D．34℃时植物的光合速率大于呼吸速率 8．某实验小组为了探究适宜温度下CO2浓度对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于等体积不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同浓度的适宜光照，记录叶圆片上浮的时长，如图所示，下列叙述错误的是（    ） A．叶圆片上浮时长所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率 B．本实验也可将同一时间段内各组装置中叶圆片浮起的数量作为因变量 C．若继续增大NaHCO3溶液浓度，叶圆片上浮所需时长会继续缩短 D．若想探究光照强度对光合作用的影响，可通过调节光源与烧杯的距离实现 9．农谚是我国劳动人民经过无数实践得出的智慧结晶，蕴含着许多科学原理。下列关于农谚与其蕴含的生物学原理表述，错误的是（    ） A．“三亩棉花三亩稻，晴也好，涝也好”，说明稻棉间作能保证作物产量 B．“三伏不热，五谷不结”，说明作物进行光合作用需要足够的温度和光照 C．“萝卜白菜葱，多用大粪攻”，说明农作物能直接利用大粪中的有机物用于生长发育 D．“肥多急坏禾”表明施肥过多，会使土壤溶液渗透压大于作物根细胞，导致根细胞失水过多而死亡 10．如图是生物体内能量供应与利用的示意图，下列叙述正确的是（    ） A．只有绿色植物才具有进行①过程所需的色素 B．①过程产生的ATP只用于②过程中固定CO2和还原C3 C．①③中合成ATP所需的能量来源不同 D．④中的能量可用于肌肉收缩和人的红细胞吸收葡萄糖等 第3层 拓展培优练 lian 长句表达5min 1．某实验小组用小球藻进行实验，探究影响光合速率的因素。他们将一定量的小球藻浸入适宜培养液的试管中，以白炽台灯作为光源。移动台灯改变光源与试管的距离；CO2浓度分别设置为0.03%和0.05%，据实验结果绘制成下图中曲线1、曲线2。 (1)该探究实验中自变量是 ，曲线EF段 不再成为光合速率的主要限制因素，若C处突然关闭台灯，叶绿体中C₃的含量将如何变化？ 。 (2)F点的含义是 。若用缺镁培养液培养小球藻，其他条件不变，F点应向 移。 (3)该小组又做了探究小球藻最适生长温度的预实验，实验结果见下表： 温度（℃） 10 20 30 40 50 光照下释放O2（mg/h） 9.67 14.67 19.67 21.67 19.33 请根据预实验结果，设计进一步的探究实验： 材料用具：小球藻若干、大试管若干、含CO2缓冲液的培养液、水浴锅若干、量筒等。 该实验应控制好的两个主要无关变量是：① ；② 。 实验步骤： 第一步，取材、分组与编号： 。 第二步，分组控制温度，进行实验： （温度梯度差为1℃）。 第三步，光照6h后测定各组的O2释放量。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$