第3章 第5节 第2课时 光合作用受环境因素的影响 （Word教参）-【新课程学案】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞（浙科版）

第2课时　光合作用受环境因素的影响 |学|习|目|标| 　 1. 阐明光合速率的表示方法,理解表观光合速率和真正光合速率的关系。 2. 通过“探究环境因素对光合作用的影响”活动提高科学探究素养。 3.掌握光强度、CO2浓度、温度等对光合作用的影响原理及相关曲线分析。 [主干知识梳理] 一、光合速率及影响光合速率的因素 1.光合速率的概念:是指一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行的光合作用,也称光合强度。 2.光合速率的测量指标:释放多少氧气、消耗多少二氧化碳。 3.影响光合速率的因素 光合速率受到多种环境因素的影响,其中最重要的因素是光强度、温度和CO2浓度。 光强度 光合速率随光强度的增加而增加,但达到光饱和点时,光强度再增加,光合速率也不会增加 温度 光合作用是酶促反应,其速率受温度影响,一定范围内随温度的升高而加快,温度过高则酶的活性减弱或丧失,所以光合作用有一个最适温度 CO2 浓度 CO2直接影响碳反应速率。空气中CO2浓度增加至1%以内时,光合速率随CO2浓度的增加而增加 环境因素对光合作用的综合影响:在温度较高或CO2浓度较高的情况下,光强度对光合速率的影响就比较显著,而任何一个因素的减弱都可能限制光合作用 二、列表比较光合作用与细胞呼吸的过程 项目 光合作用 细胞呼吸(需氧呼吸) 代谢 类型 合成作用(或同化作用) 分解作用(或异化作用) 物质变化 无机物→有机物 有机物→无机物 能量变化 光能→稳定的化学能 化学能→ATP中活跃的化学能、热能(放能) 实质 合成有机物,储存能量 分解有机物,释放能量 场所 叶绿体(真核细胞) 主要在线粒体(真核细胞) 条件 光、色素、CO2、酶等 O2、酶等,有光、无光均可进行 H的来源 NADPH:光反应中水的光解 [H]:第一阶段及第二阶段 H的去路 NADPH:作为还原剂和能源物质用于碳反应阶段中还原三碳酸形成三碳糖 [H]:用于第三阶段与O2结合生成H2O,同时释放大量能量 ATP 的来源 光反应阶段ATP合成所需能量来自光能 第一、二、三阶段均产生ATP,第三阶段产生ATP最多,能量来自有机物的氧化分解 ATP 的去路 用于碳反应中三碳酸的还原,以稳定化学能的形式储存于有机物中 作为“能量通货”用于多项生命活动 [预习效果自评] 1.判断下列有关叙述的正误 (1)光合速率会随光强度增加而增加 (×) 提示:一定范围内,光合速率随光强度的增加而增加,达到光饱和点后,光强度再增加,光合速率也不再增加。 (2)与夏季相比,植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短 (×) 提示:植物在冬季光合速率低的主要原因是温度低。 (3)CO2影响光合速率是因为它可以直接影响碳反应速率 (√) (4)同一株植物的光饱和点相同 (×) 提示:环境因素对光合作用的影响是综合的,当温度、空气中CO2的浓度限制光合速率时,光饱和点会降低。 (5)真正光合速率是指人们测得的CO2吸收量 (×) 提示:真正光合速率是指人们测得的CO2吸收量和细胞呼吸所释放的CO2量总和。 (6)“探究环境因素对光合作用的影响”活动中,可用精密pH试纸检测溶液pH的变化来表示光合速率变化 (√) 2.驻守高海拔地区的边防战士通过大棚种植技术解决了新鲜蔬菜短缺问题。下列措施不能增加蔬菜产量的是 (　 ) A.适当增加大棚的CO2浓度 B.适当延长大棚的光照时间 C.适当减小大棚内昼夜温差 D.进行合理灌溉和施肥 解析:选C　CO2是光合作用的原料之一,适当增加大棚的CO2浓度,增加光合速率,蔬菜产量会增加,A正确;光合作用需要在光照条件下进行,因此延长光照时间,可以增加有机物产量,B正确;夜晚没有光照,只进行呼吸作用,消耗有机物,若减小大棚内昼夜温差,有机物的消耗增多,蔬菜产量会下降,C错误;光合作用需要无机盐,如氮肥、磷肥等,因此合理灌溉和施肥有助于蔬菜增收,D正确。 3.(2025·台州临海月考)如图为光合作用强度与光强度之间关系的曲线,光强度在n点时,限制光合作用强度进一步升高的主要因素可能是 (　 ) ①光强度　②CO2浓度　③温度　④O2浓度 A.②③ B.③④ C.①② D.②④ 解析:选A　光强度为n点时,达到了饱和点,再增加光强度,光合作用强度也不再增加,①不符合题意;光强度为n点时,达到了饱和点,此时影响光合作用强度增高的因素可能有二氧化碳浓度、温度,②③符合题意;O2是光合作用的产物,直接参与需氧呼吸,对光合作用的影响比较小,④不符合题意。故选A。 4.思考题 (1)[教材P107“小资料”]①真正光合作用利用的CO2来源是什么?②真正光合速率与表观光合速率及呼吸速率在数量上有什么关系? 提示:①真正光合作用利用的CO2来源一部分是细胞呼吸产生的,一部分是从环境中吸收的。②真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率。 (2)我国北方地区建设了许多冬暖式温室大棚,成了“菜篮子工程”的重要组成部分。寒冬的每天晚上都要给大棚加盖一层像棉被一样厚厚的草苫,第二天再卷起来,中午还要通风换气。你知道这样辛苦劳作有什么科学道理吗? 提示:防止冬夜温度过低冻伤农作物所以要加盖草苫;白天光合作用需要光照所以要卷起草苫;通风的目的是释放大棚中的氧气,使外部的二氧化碳进入大棚有利于光合作用进行。 [精要内容把握] 一、知识体系建一建 二、核心语句背一背 1.光合速率是指一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行的光合作用,可用释放的氧气或消耗的二氧化碳表示。 2.植物真正光合速率=表观光合速率+细胞呼吸速率。 3.一定范围内,光合速率随光强度的增加而增加,超过光饱和点,光强度增加,光合速率不再增加。 4.温度通过影响光合作用有关酶的活性影响光合速率;CO2直接影响碳反应的速率,当空气中CO2浓度增加至1%以内时,光合速率随CO2浓度增加而增加。 提能点(一)　光合作用受环境因素的影响 [任务驱动] 　　下图是夏季晴朗的白天,某种绿色植物叶片光合速率的变化曲线图,在正午12时左右(C点)出现一个低点,被称为“光合午休”现象。据此分析有关问题: (1)AB段光合速率不断增强的原因是什么? 提示:AB段在上午7~10时,光强度不断增强,光合速率随之增强。 (2)C点左右光合速率为什么明显减弱? 提示:C点在中午12时左右,夏季高温使得蒸腾作用增强,大量失水导致部分气孔关闭,叶肉细胞得不到充足的CO2,碳反应速率下降,光合速率下降。 (3)DE段光合速率不断下降的主要环境因素是什么? 提示:光强度。 (4)举例说出影响光合速率的环境因素有哪些? 提示:光强度、温度、CO2的浓度、pH、N和Mg等矿质元素、水等。 [生成认知] 　　影响光合速率的曲线分析 1.光强度 图 示 解 读 (1)原理:影响光反应阶段,制约ATP及NADPH的产生,进而制约碳反应; (2)应用:温室大棚适当提高光强度(如阴天时补光)可以提高光合速率 2.温度 图示 解读 (1)原理:通过影响酶活性进而影响光合作用(主要制约碳反应) (2)应用:①大田中适时播种; ②温室中,适当增加昼夜温差,保证植物有机物的积累 3.CO2浓度 图示 解读 (1)原理:直接影响碳反应速率 (2)应用:①大田中增加空气流动,以增加CO2浓度,如“正其行,通其风”; ②温室中可增施有机肥,以增大CO2浓度 4.多种环境因素对光合作用的综合影响 图 示 解 读 光强度、温度和CO2浓度对光合作用的影响是综合性的,在温度较高(如曲线①)或CO2浓度较高(如曲线②)的情况下,光强度对光合速率的影响就比较显著,而任何一个因素的减弱都可能限制光合作用 　　[例1]　(2025·杭州期末)高温是制约世界粮食安全的因素之一。科学家将小麦分别置于高温环境(HT)和正常温度环境(CT)下生长一定时间后,测定HT植株和CT植株在不同温度下的光合速率,结果如图所示。下列叙述错误的是 (　 ) A.两组植株的CO2吸收速率最大值接近 B.35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等 C.50 ℃时,在光下HT植株能积累有机物而CT植株不能 D.根据实验结果判断HT植株更适应高温环境 [解析]　由图可知,CT植株和HT植株的CO2吸收速率最大值基本一致,都接近3 nmol·cm-2·s-1,A正确。CO2吸收速率代表净光合速率,而总光合速率=净光合速率+呼吸速率。由图可知35 ℃时两组植株的净光合速率相等,但呼吸速率未知,故35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率无法比较,B错误。由图可知,50 ℃时,在光下HT植株的净光合速率大于零,说明能积累有机物,而CT植株的净光合速率不大于零,说明不能积累有机物,C正确。由图可知,在较高的温度下HT植株的净光合速率仍大于零,能积累有机物进行生长发育,体现了HT植株对高温环境更适应,D正确。 [答案]　B 　　[例2]　(2025·衢州期末)光合速率受到多种环境因素的影响。为研究车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系,某科研小组进行研究实验,结果如图所示。据图分析下列相关叙述,错误的是 (　 ) A.低于最适叶片温度时,光合速率随叶片温度升高而升高 B.在一定范围内,CO2浓度高的组别光合速率的最适叶片温度也高 C.本实验的自变量为叶片温度,图中限制M点的环境因素是温度 D.图中N点与M点相比,相同时间内叶肉细胞中三碳酸和五碳糖的生成量都多 [解析]　分析题图可知,当CO2浓度一定时,光合速率会随着温度的升高而增大,达到最适温度时,光合速率达到最高值,然后随着温度的继续升高而减小,A正确。分析题图可知,当CO2浓度为200 μL·L-1时,最适温度为25 ℃左右;当CO2浓度为370 μL·L-1时,最适温度为30 ℃左右;当CO2浓度为1 000 μL·L-1时,最适温度为37 ℃左右,可以表明在一定范围内,CO2浓度的升高会使光合作用最适温度升高,B正确。本实验的自变量为叶片温度和CO2浓度,温度是图中限制M点的环境因素,C错误。图中N点与M点相比,温度有所升高,酶的活性升高,光合速率增大,故相同时间内叶肉细胞中三碳酸和五碳糖的生成量都多,D正确。 [答案]　C 　　[方法规律] 多因素对光合作用影响的曲线分析方法 　　解答多因素影响的光合作用曲线题时,找出曲线的限制因素是关键。具体方法是对纵坐标或横坐标画垂线或者只看某一条曲线的变化,将多因素转变为单一因素,从而确定限制因素。当曲线上标有条件时,说明因变量受横坐标和曲线上条件的共同影响。若题干中描述了曲线的获得前提,如最适温度下测得,则应该考虑温度以外的影响因素。 [跟踪训练] 1.科研人员利用水稻研究其叶片净光合速率(净光合速率等于总光合速率减去呼吸速率)与叶温的变化关系,结果如图。下列相关表述正确的是 (　 ) A.实验需要控制相同且适宜的呼吸强度 B.总光合速率最适温度出现在33 ℃左右 C.15 ℃时此植物的ATP仅来自细胞呼吸 D.曲线下降可能因为呼吸速率增加更多 解析:选D　温度会通过影响酶的活性来影响呼吸强度,A错误;净光合速率等于总光合速率减去呼吸速率,由图可知,净光合速率的最适温度出现在33 ℃左右,B错误;15 ℃时净光合速率大于0,说明既在进行光合作用,又在进行呼吸作用,故ATP来自光合作用和细胞呼吸,C错误;温度会通过影响酶的活性来影响呼吸强度,故曲线下降可能因为呼吸速率增加更多,D正确。 2.如图所示为研究光强度和CO2浓度对某植物光合速率的影响。下列有关叙述错误的是 (　 ) A.曲线中a→b点,叶绿体中三碳糖浓度增加 B.曲线中b→d点,叶绿体中五碳糖浓度升高 C.曲线中a→b点,叶绿体中五碳糖生成速率降低 D.d点时,限制光合速率的环境因素可能有CO2浓度和温度等 解析:选C　曲线中a→b点时,光强度增强,光反应产生的NADPH和ATP增加,促进碳反应中三碳酸还原,导致叶绿体中三碳糖浓度增加;曲线中b→d点时,CO2浓度降低,使CO2与五碳糖结合固定生成三碳酸的反应减弱,因此叶绿体中五碳糖浓度升高;曲线中a→b点时,光强度增强,光反应产生的NADPH和ATP增加,促进碳反应中三碳酸还原,导致叶绿体中三碳糖浓度增加,相对应的五碳糖生成速率升高;d点时,光强度达到饱和,限制光合速率的环境因素可能有CO2浓度和温度等。 3.为研究多种环境因子对马铃薯植株光合作用的影响,某生物兴趣小组做了实验研究,实验结果如图所示。 据图分析,下列叙述正确的是 (　 ) A.图中影响马铃薯植株光合作用速率的因素只有CO2浓度和温度 B.在弱光、CO2浓度为0.03%、20 ℃条件下,马铃薯植株叶肉细胞的叶绿体中无O2产生 C.马铃薯植株在适当遮阴、CO2浓度为0.03%、40 ℃条件下,光强度不是限制光合速率的因素 D.据图分析,在光照充足的条件下适当增加CO2浓度,有利于提高马铃薯CO2吸收速率 解析:选D　由图可知,图中影响马铃薯植株光合作用速率的因素有CO2浓度、温度和光强度,A错误;弱光、CO2浓度为0.03%、20 ℃条件下的CO2吸收速率约为0,表示此时植物的光合速率约等于呼吸速率,即马铃薯植株叶肉细胞的叶绿体可以进行光合作用,因此其叶绿体中有O2产生,B错误;CO2浓度为0.03%、40 ℃条件下,在弱光、适当遮阴以及全光照三种条件下,植物的CO2吸收速率不同,说明光强度是限制光合作用速率的因素,C错误;由图可知,全光照条件下,CO2浓度为1.22%时的CO2吸收速率大于CO2浓度为0.03%时,故在光照充足的条件下适当增加CO2浓度,有利于提高马铃薯CO2吸收速率,D正确。 提能点(二)　基于图形分析真正光合速率和表观(净)光合速率 [发展认知] 1.真正光合速率和表观光合速率的曲线表述 真正光合速率和表观光合速率的曲线相互平行,两者的差值是呼吸速率。 表观光合速率+呼吸速率=真正光合速率 2.表观光合速率的曲线中各点的含义 A点,光强度为0,此时植物没有光合作用,只有细胞呼吸,A点在Y轴上的绝对值就是呼吸速率。 B点,光合速率等于呼吸速率。B点在X轴上的值就是光补偿点。光补偿点是真正光合速率等于呼吸速率时的光强度。如果植物长期处于B点,没有有机物积累,则植物不能生长。 A~B点之间,植物理论上不需要从外界吸收CO2,因为细胞呼吸产生的CO2足够满足光合作用对CO2的需求。 C点在X轴上的值(D点)就是光饱和点。光强度增加到光饱和点以后,光合速率不再随光强度的增加而增加。 任何一点如E点在Y轴上的值是表观光合速率,呼吸速率是曲线与Y轴的交点即A点的绝对值,真正光合速率是E点与A点在Y轴上的绝对值之和 3.表观光合速率、真正光合速率及呼吸速率的表示方法 项目 表示方法 表观光合速率 O2的释放量、CO2的吸收量、有机物的积累量 真正光合速率 O2的产生量、CO2的固定量、有机物的制造量 呼吸速率(黑暗中测量) CO2的释放量、O2的吸收量、有机物的消耗量 3. 有关补偿点和饱和点的移动问题 思维建模 以光强度对光合作用的影响为例,分析各点的移动方向。 A点:呼吸速率。此点和呼吸速率大小相关,若呼吸速率增强,A点下移,反之,A点上移; B点:光补偿点。此点含义为光合速率等于呼吸速率,若光合速率增强,B点左移,反之,B点右移; C点:最大光合速率点,与光饱和点相对应。若光合速率增加,C点向右上移动,反之,C点向左下移动; D点:光饱和点(最大光合速率所对应的最小光强度)。此点之后,随光强度的增加,光合速率不再增加,即光合作用的限制性因素不再是光照,而是其他因素(其内因一般为酶的活性、色素的含量、五碳糖的含量等,外因常为温度、二氧化碳浓度等)。若光合速率增加,D点右移,反之,D点左移 　　[特别提醒]　阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低,如模型图中虚线所示,据此原理间作套种农作物,可合理利用光能。 　　[典例]　(2025·丽水期末)如图表示某日光温室大棚蔬菜在不同温度和光强度下光合作用强度变化趋势。据图分析,下列相关叙述正确的是 (　 ) A.若适当降低大棚中的CO2浓度,A点会向左移动 B.B点为15 ℃条件下的光饱和点 C.当光强度小于2 klx时,25 ℃更有助于提高作物的产量 D.当光强度小于1 klx时,温度不是该蔬菜真正光合速率的主要限制因素 [解析]　A点表示光合速率=呼吸速率,若适当降低大棚中的CO2浓度,光合速率降低,若要光合速率=呼吸速率,A点应右移,增大光合速率,A错误;B点对应的光强度为15 ℃条件下的光饱和点,B错误;当光强度小于2 klx时,25 ℃的净光合速率小于15 ℃时,所以15 ℃更有助于提高作物的产量,C错误;当光强度小于1 klx时,由于光照较弱,光合速率较低,所以此时该蔬菜真正光合速率的限制因素主要是光强度,D正确。 [答案]　D [跟踪训练] 1.研究人员将某植物的绿色果肉薄片与NaHCO3溶液混合置于密闭反应室,提供一定的光照,水浴加热保持恒温,测定反应室中O2浓度,结果如图所示。15~20 min O2浓度不变,表明 (　 ) A.光合速率大于呼吸速率 B.光合速率等于呼吸速率 C.光合速率小于呼吸速率 D.光合作用已经停止 解析:选B　0~15 min O2浓度不断升高,说明光合作用产氧量大于细胞呼吸耗氧量,即光合速率大于呼吸速率;15~20 min O2浓度不变,说明光合作用产氧量与细胞呼吸耗氧量相等,即光合速率等于呼吸速率。 2.(2025·浙江名校协作体开学考)水稻和油菜均为我国重要的农作物,水稻属于阳生植物,油菜属于阴生植物。科研工作者在温度、水分均适宜的条件下,测得两种农作物光合速率与呼吸速率的比值(P/R)随光强度变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是 (　 ) A.若向土壤中适当施加氮肥,甲植物的a点左移 B.光强度大于b时,限制水稻P/R增大的主要外界因素是CO2浓度 C.光强度为c时,水稻和油菜的净光合速率相等 D.若每日光照12小时,光强度为b,油菜和水稻均能生长 解析:选A　据图可知,a点光合速率与呼吸速率的比值(P/R)为1,对应的光强度为光补偿点,若向土壤中适当施加氮肥,光合作用增强,达到光补偿点需要的光强度变小,故a点左移,A正确;一般阳生植物的光饱和点大于阴生植物的,甲是阴生植物,乙是阳生植物,即甲是油菜,乙是水稻,光强度在b点之后,限制水稻(乙)P/R浓度增大的主要外界因素仍然是光强度,在d点之后,限制其P/R增大的主要外界因素才是CO2浓度,B错误;光强度为c时,二者的P/R相同,但呼吸速率不一定相同,故水稻和油菜的净光合速率不一定相同,C错误;一昼夜有机物的积累量为光照时间×光合作用强度-24×呼吸作用强度,若每日光照12小时,光合作用强度=2×呼吸作用强度时,一昼夜有机物的积累量为0,光强度为b,油菜的光合速率与呼吸速率的比值(P/R)大于2,植物积累有机物的量大于0,植物能生长,而水稻的光合速率与呼吸速率的比值(P/R) 小于2,植物积累有机物的量小于0,植物不能生长,D错误。 3.(2024·全国甲卷,改编)在自然条件下,某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。回答下列问题。 (1)该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等,叶片有机物积累速率　　　　(填“相等”或“不相等”),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)在温度d时,该植物体的干重会减少,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)温度超过b时,该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降低的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出一点即可)。  (4)通常情况下,为了最大程度地获得光合产物,农作物在温室栽培过程中,白天温室的温度应控制在　　　　　　　最大时的温度。  解析:(1)植物叶片有机物积累速率即为净光合速率,净光合速率=光合速率-呼吸速率,温度a和c时植物叶片光合速率相等,但温度a时植物叶片呼吸速率小于温度c时,有机物消耗速率不相等,所以在温度a和c时叶片有机物积累速率不相等。 (2)在温度d时,叶片呼吸速率等于光合速率,但植物体其他不进行光合作用的细胞还会进行呼吸作用,即植物整体的呼吸速率大于光合速率,有机物被消耗,植物体的干重下降。 (3)温度超过b时,暗反应速率降低,原因可能是高温使参与暗反应的相关酶活性降低,也可能是温度过高,气孔部分关闭,导致CO2吸收量下降等。 (4)温室栽培过程中,白天植物会同时进行光合作用和细胞呼吸,为了最大程度地获得光合产物,应该让有机物积累量达到最大,即白天温室的温度应控制在净光合速率最大时的温度。 答案:(1)不相等　温度a时植物叶片呼吸速率小于温度c时,即有机物消耗速率不相等 (2)温度d时,叶片呼吸速率等于光合速率,但植物整体的呼吸速率大于光合速率,有机物被消耗 (3)温度过高,参与暗反应的相关酶活性降低;温度过高,导致气孔部分关闭,CO2供应不足(答出一点即可)　(4)净光合速率 探究活动——探究环境因素对光合作用的影响 [实验知能] 一、厘清实验基础 　 1.开展活动需要探究的问题是①影响光合作用的环境因素有哪些?②这些因素又是如何影响光合作用的? 2.列出影响光合作用的环境因素:光强度、温度、CO2浓度、pH等。 3.选择其中一种影响因素,分析这种因素是如何影响光合作用的,并提出假设。 4.根据提出的假设,设计单因子对照实验方案。 5.根据列举的因素,从教材提供的材料中选出对应的主要材料用具。 (1)光强度:100 W聚光灯。改变光强度的方法是调节聚光灯与黑藻(或金鱼藻)之间的距离。 (2)温度:冰块、温度计。改变温度的方法是加入不同数量的冰块,测量并记录温度。 (3)CO2浓度:碳酸氢钠溶液的浓度。改变CO2浓度的方法是加入不同量的碳酸氢钠。 (4)光质(不同色光):100W聚光灯、不同颜色的玻璃纸。改变光质的方法是对相同光源用不同颜色的玻璃纸罩住。 (5)pH:水、精密pH试纸。改变pH的方法是用不同的水质,或者加入酸性或碱性物质,用精密pH试纸测定并记录。 6.注意事项 (1)选择影响因素时要考虑实验中可控制,结果可观察或可测量。 (2)对问题提出假设,要结合生物学原理。比如温度影响光合速率,主要原因是温度影响酶的活性。 (3)设计实验方案要遵循单因子对照原则(或称单一变量原则)。 (4)设计活动方案要完整。 二、探究关键问题 　 1.你设计的实验方案中的自变量是什么?除此外还有哪些可变因素会干扰实验?这些因素属于什么变量? 提示:如果选择研究光强度对光合速率的影响,则光强度就是自变量。其他如温度、CO2浓度、不同色光(光质)、水质的pH、黑藻(或金鱼藻)的数量和生长状况等都会对实验结果造成影响,它们属于无关变量。 2.在实验过程中怎样控制无关变量对实验结果的干扰? 提示:严格遵循单因子对照实验原则,各组实验除自变量不同之外,其他条件保持适宜且一致的状态。 3.在你设计的实验方案中,如何测定光合速率? 提示:通过观察统计单位时间内产生的气泡数目来比较光合速率的大小。 4.如果你定量测定了光合速率和呼吸速率,它们和真正光合速率有什么关系? 提示:测定的光合速率称为表观光合速率,它与呼吸速率的和是真正光合速率,即真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率。 三、点拨实验要点 　 1.探究活动遵循的基本步骤 (1)明确探究问题。从总的活动要求出发,以提问的方式写明。 (2)确定实验目的并作出假设。根据探究问题列举相关探究要素,从中选择一项进行研究。 (3)设计单因子对照实验方案。明确自变量,正确选择实验材料和用具,确定控制无关变量的方法和检测因变量的方法。 (4)根据实验设计的方案,设计实验数据记录表。 (5)写出实验预期。 (6)根据设计方案进行实验。 (7)实验分析和交流。 2.实验中三类变量的分析 又称实验变量,是研究者主动操纵即实验所探究的条件和因子,是作用于实验对象的刺激变量,坐标轴横轴标识一般为自变量 又称反应变量,是随自变量变化而产生反应或发生变化的变量,应具有可测性和客观性,坐标轴纵轴标识一般为因变量 又称干扰变量、控制变量,是指与研究目标无关,但却影响研究结果的变量——实验时一般需控制无关变量适宜且相同 [素养评价] 1.探究环境因素对光合作用影响的实验设计中,以下做法错误的是 (　 ) A.光合色素对光反应影响明显,可以选择色素种类进行研究 B.根据假设要设计单因子对照实验 C.研究不同色光(光质)对光合速率的影响,实验组和对照组的光强度要相同 D.研究温度对黑藻光合作用的影响,水质pH要适宜 解析:选A　光合色素属于影响光合作用的内部因素,不是环境因素,不符合研究要求,A错误。设计探究实验方案要遵循单一变量原则,即设计单因子对照实验,除了选择的一种因素外,实验组和对照组的其他条件要保证适宜且相同,B、C、D正确。 2.(2025·杭州S9联盟检测)为了探究光强度和CO2浓度对植物光合作用强度的影响,某研究性学习小组对A、B两种植物进行了实验,获得的实验结果以单位时间内O2释放量(mL)表示。 植物 CO2 浓度 灯泡的功率(单位:W) 25 50 75 100 200 300 A 0.1% 3.4 16.0 28.2 40.5 56.5 56.5 0.03% 2.3 11.2 19.8 27.6 27.5 27.6 B 0.1% 2.6 9.1 19.5 55.7 75.6 102.6 0.03% 1.8 8.4 18.9 54.2 75.2 101.8 请据表分析回答: (1)该实验的自变量是　　　　　　　　　　　　,实验中需要控制的无关变量是　　　　　　　　(答一点)。  (2)在光照条件下,叶绿体内水裂解,生成　　　　　　　　　　　,卡尔文循环中三碳酸的还原需要消耗光反应产生的　　　　　　　,离开卡尔文循环的三碳糖大部分被运至　　　　　　　,转变成　　　　。  (3)分析上表数据可知,当A植物在灯泡功率为100 W、CO2浓度为0.03%时,可以采取　　　　　　　　的措施来显著提高光合作用强度。  (4)在阳光不充足地区,大棚种植A、B两种植物时,光照最可能成为限制　　　植物正常生长的主要生态因素。菜农往往通过在大棚内养殖蘑菇来提高A、B两种植物的产量,这种方法增产效果更好的植物是　　　。  解析:(1)由表格数据可知,本实验的自变量为植物种类、CO2浓度、光强度。其中温度属于无关变量,要保证相同且适宜。(2)在光照条件下,水在光合膜上发生光解,生成H+、电子和氧气。光反应产生的ATP和NADPH用于卡尔文循环中三碳酸的还原。(3)分析表格数据可知,A植物在灯泡功率为100 W、CO2浓度为0.03% 时,达到光饱和点,故可以采取增加CO2浓度的方式提高光合作用强度。(4)A植物的光饱和点为100 W对应的光强度,B植物的光饱和点至少为300 W对应的光强度,故在光照不充足地区,大棚种植A、B两种植物时,光照最可能限制B植物正常生长;大棚中蘑菇分解有机物产生CO2,可以提高大棚内的CO2浓度,对比A、B两种植物,提升CO2浓度对A植物的增产效果更好。 答案:(1)植物种类、CO2浓度、光强度　温度　(2)H+、电子和氧气　ATP和NADPH　叶绿体外　蔗糖　(3)提高CO2浓度　(4)B　A 3.黑藻是多年生沉水草本植物,广泛分布于池塘、湖泊等淡水中,是一种易获得的理想实验材料。某学习小组利用黑藻研究光强度对光合作用的影响,实验装置如图1。图2表示在适宜温度、较低浓度NaHCO3溶液下,利用装置1测得的黑藻O2释放速率随光强度的变化。 (1)图1装置中,若不更换灯泡,则可通过改变　　　　　　　　　　　　　来改变光强度大小。实验装置装配完成后,要检查装置的　　　　　。  (2)图1装置中,不能用产热量较高的白炽灯,原因是　　　　　　　　　　　　　　。  (3)黑藻的O2释放速率(表观光合速率)不能代表叶绿体的O2产生速率(真正光合速率)。若想测得真正的光合速率,则还需将图1装置进行　　　处理来测出呼吸速率。  (4)据图2可知,当光强度相对值为2时,黑藻叶绿体的氧气产生速率相对值为　　　。当光强度相对值为7时,若要提高黑藻光合速率,可采用的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  解析:(1)如果不更换灯泡,为调整光强度,可以通过改变荧光灯与广口瓶的距离来改变光强度大小,实验装置装配完成后,要检查装置的气密性。(2)产热量高的白炽灯会改变温度,所以为避免温度对光合作用的影响,不能用白炽灯。(3)真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率,所以若想测得真正的光合速率,则还需将图1装置进行黑暗(或遮光)处理来测出呼吸速率。(4)当光强度相对值为2时,黑藻就没有吸收氧气,也没有释放氧气,说明此时黑藻的总呼吸作用和光合作用相等,由于无叶绿体的细胞不能进行光合作用,因此叶绿体的氧气产生速率相对值为大于2,当光强度相对值为7时,此时植物达到光饱和,所以为提高光合速率,可以适当增加NaHCO3溶液浓度提高CO2浓度。 答案:(1)荧光灯与广口瓶的距离　气密性　(2)避免温度对光合作用的影响　(3)遮光(或黑暗)　(4)大于2　适当增加NaHCO3溶液浓度 本节备选教学资源包 (一站整理,据情选用) [课时跟踪检测] 检测(一)　光合作用受环境因素的影响 (标的题目配有精品课件,为老师重点讲评题目) 一、选择题 1.雾霾天气会导致农作物的光合速率下降,其主要原因是 (　 ) A.光强度减弱 B.土壤肥力下降 C.吸收 CO2 减少 D.吸收水分减少 解析:选A　雾霾天气能见度低,天空灰暗,光强度减弱,导致农作物的光合速率下降。 2.(2025·湖州月考)某兴趣小组开展“探究不同光强度对光合作用的影响”课题,不能通过测量哪项数据来表示光合速率 (　 ) A.氧气的生成量 B.二氧化碳的吸收量 C.有机物的生成量 D.二氧化碳的生成量 解析:选D　光合速率可以用单位时间反应物的消耗量或产物的生成量表示,因此氧气的生成量、二氧化碳的吸收量、有机物生成量都可以用来表示光合速率,但光合作用不生成二氧化碳。 3.(2025·浙江百校联考)下列关于光合作用在生产中的应用的叙述,不合理的是 (　 ) A.大田栽培“正其行,通其风”可提高碳反应速率 B.温室栽培,适当补光会改变叶绿素的吸收光谱 C.农业生产采用间种可提高大田植物光能利用率 D.白天适当升温,夜晚降温能增加有机物积累量 解析:选B　大田栽培“正其行,通其风”可提供充足的二氧化碳,因此可以提高碳反应速率,A正确;温室栽培,适当补光不会改变叶绿素的吸收光谱,但可以提高光合速率,B错误;农业生产常采用间种(同一生长期内,在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率,C正确;白天适当升温(利于光合作用制造更多的有机物),夜晚降温(抑制细胞呼吸酶的活性,减少有机物的消耗)能增加有机物积累,D正确。 4.右图是某植物的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)随光强度的变化趋势曲线,当光合作用强度达到a时,要使光合作用强度升高,可以考虑的措施是 (　 ) A.提高光强度 B.提高O2浓度 C.提高CO2浓度 D.延长光照时间 解析:选C　由图示可知,当光合作用强度达到a时,达到了光饱和,光合作用强度不再随光强度的增加而增加;提高O2浓度对光合作用强度没有影响;提高CO2浓度可以提高光合作用强度;光合作用强度是指单位时间、单位叶面积吸收CO2的量,延长光照时间可以提高产量,但不能提高光合作用强度。 5.(2025·温州乐清月考)在晴朗夏季,将某一植株放在密闭玻璃罩内置于室外一昼夜,利用CO2传感器监测玻璃罩内CO2浓度,实验结果如图所示。该植株叶片叶肉细胞光合作用消耗的CO2量与细胞呼吸产生的CO2量最可能在何时相等 (　 ) A.e时 B.f时 C.g时 D.h时 解析:选A　由题图可知,曲线上f、h点时植株净光合速率为0,即植株光合作用消耗的CO2量与细胞呼吸产生的CO2量。由于叶片叶肉细胞净光合速率大于植株净光合速率,而e点时植株净光合速率小于0,g点植株净光合速率大于0,故该植株叶片叶肉细胞光合作用消耗的CO2量与细胞呼吸产生的CO2量最可能在e点相等。 6.对如图装置中单位时间和单位叶面积内气泡的产生数目影响最小的是 (　 ) A.光强度 B.植物的叶片数目 C.溶液的温度和pH D.水中的CO2浓度 解析:选B　光强度可通过影响光合作用的光反应影响光合速率;植物的叶片数目代表光合组织的多少,对单位时间和单位叶面积内气泡的产生数目影响最小;溶液的温度和pH通过影响酶的活性来影响光合速率;水中的CO2浓度可通过影响碳反应来影响光合速率。 7.(2025·浙北G2联盟期中改编)如图是某植物叶肉细胞光合作用与需氧呼吸过程中的物质变化图解,其中①~④表示过程。相关叙述错误的是 (　 ) A.过程①②③④都有ATP合成 B.必须在膜结构上进行的过程有①③ C.②④过程都没有消耗氧气,也没有产生氧气 D.在环境因素适宜条件下,①②过程强于③④过程 解析:选A　①光反应阶段产生ATP,②碳反应阶段消耗ATP,③④需氧呼吸过程产生ATP,A错误;①光反应阶段发生在类囊体膜上,③需氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜上,B正确;②为碳反应阶段,④为需氧呼吸的第一、二阶段,这两个过程都没有消耗氧气,也没有产生氧气,C正确;对于植物叶肉细胞来讲,在环境因素适宜条件下,光合作用强度大于呼吸作用强度,即①②过程强于③④过程,D正确。 8.如图表示环境因素与光合速率之间关系的曲线,据图判断,下列叙述正确的是 (　 ) A.该图表示光合速率仅受光强度的影响 B.该图表示光合速率仅受 CO2浓度限制 C.ab 段变化是由 CO2 浓度差异引起的 D.b、d 两点的差异是由 CO2浓度不同引起的 解析:选D　据图分析可知:实验的自变量为光强度和CO2浓度,故该图表示光合速率受光强度、CO2浓度的影响,A、B错误;ab段CO2浓度相同,其变化是由光强度的差异引起的,C错误;b、d两点光强度相同,其差异是由CO2浓度不同引起的,D正确。 9.(2025·宁波镇海中学月考)为探究影响光合速率的因素,将同一品种玉米苗置于20 ℃条件下培养(该品种玉米光合作用的最适温度为25 ℃),实验结果如图所示。下列叙述正确的是 (　 ) A.本实验的自变量是光强度和施肥情况 B.土壤含水量在40%~60%的条件下施肥效果较好 C.制约B点CO2吸收速率的因素只有光强度 D.D点与C点CO2吸收速率有差别的原因是施肥与否 解析:选B　结合题意及图示可知,本实验有不同光强度、是否施肥、土壤含水量三个自变量,A错误;据图可知,土壤含水量在40%~60%的条件下两种光强度施肥时CO2吸收速率均比未施肥时大,说明此时施肥效果较好,B正确;结合图示可知,制约B点CO2吸收速率的因素有光强度,此外可能还有土壤含水量和温度等,C错误;D点与C点CO2吸收速率有差别的原因是土壤含水量的不同,D错误。 10.智能温室可实现立体栽培、无土栽培,并通过科学的环境控制手段实现雨水、CO2的全面回收利用,实现高产、节水。图1、图2表示某种温室作物在不同环境条件下,CO2吸收或释放速率的变化情况。下列相关叙述错误的是 (　 ) A.立体种植能有效利用温室内的空间和光照条件,提高作物种植密度和产量 B.图1中,夏季晴朗的中午可使用遮阳棚和风扇降低温度至30 ℃,以维持较高净光合速率 C.图1中,该作物细胞呼吸最适温度高于光合作用最适温度;F点时作物的光合作用强度为0 D.图2中,中午12时可使用CO2发生器增加室内CO2的浓度,以维持较高净光合速率 解析:选C　立体种植能有效利用温室内的空间和光照条件,提高作物种植密度和产量,A正确;据图1可知,30 ℃时净光合速率最大,夏季晴朗的中午温度过高,因此可以使用遮阳棚和风扇降低温度至30 ℃,以维持较高净光合速率,B正确;据图1可知,细胞呼吸的最适温度约为40 ℃,实线和虚线之间的距离表示光合作用,因此光合作用的最适温度约为30 ℃,故该作物细胞呼吸最适温度高于光合作用最适温度,F点时作物的净光合作用强度为0,光合作用强度大于0,C错误;据图2可知,中午12时,室内CO2浓度较低,因此可使用CO2发生器增加室内CO2的浓度,以维持较高净光合速率,D正确。 二、非选择题 11.某同学进行“探究环境因素对光合作用的影响”的活动,以黑藻、NaHCO3溶液、精密pH试纸、100 W聚光灯、大烧杯和不同颜色的玻璃纸等为材料用具。回答下列问题: (1)选用无色、绿色、红色和蓝色的4种玻璃纸分别罩住聚光灯,用于探究　　　　　　　　　　　。在相同时间内,用　　　　玻璃纸罩住的实验组O2释放量最少。光合色素主要吸收　　　　　　　　　光,吸收的光能在叶绿体内将H2O分解为　　　　　　　　　。  (2)用精密试纸检测溶液pH来估算光合速率变化,其理由是　　　　　　　　　　　　　　,引起溶液pH的改变。  (3)若将烧杯口密封,持续一段时间,直至溶液pH保持稳定,此时RuBP(五碳糖)和三碳酸的含量与密封前相比分别为　　　　　　　　　　。  (4)若将黑藻从适宜温度移到高温的溶液环境,一段时间后,其光合作用的强度和呼吸作用的强度分别将　　 　　　,其主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  解析:(1)不同颜色的玻璃纸能改变光质(也就是光的波长),因此该实验能够用于探究光的波长对光合作用的影响,其中光合色素主要吸收红光和蓝紫光,对绿光吸收量最少,释放的O2最少,吸收的光能在叶绿体中把水分解为H+、e-和O2。 (2)NaHCO3溶液能够提供二氧化碳,其含量的改变能够改变溶液pH,因此黑藻能够将溶液中的CO2转化为有机物进而引起溶液pH的改变。 (3)密封一段时间后到pH不改变,说明光合作用已经停止,因此五碳糖和三碳酸的含量都比密封前下降。 (4)将环境温度提高,呼吸作用的强度与光合作用的强度都将下降,因为高温会影响酶的活性,导致酶结构改变引起活性降低。 答案:(1)光的波长对光合作用的影响　绿色　红光和蓝紫　H+、e-和O2　(2)黑藻将溶液中的CO2转化为有机物　(3)下降、下降　(4)减弱、减弱　高温导致酶的结构改变,活性下降 12.(2025·温州期末)某学习小组为探究不同光强度对黑藻光合作用的影响,将生长发育状况良好的黑藻分别装入6个含等量1%NaHCO3溶液的广口瓶中,并连接U形管(管中装入一定量的水),装置如图,用不同瓦数的LED光源进行实验,观察U形管右侧液面变化,得到下列结果(如表所示): 不同光强度对黑藻光合作用的影响 LED灯瓦数/W 0 3 5 7 9 12 液面 上升高度/ (cm·) -0.21 0.65 1.27 1.67 1.90 1.93 -0.19 0.63 1.30 1.70 1.88 1.92 -0.22 0.67 1.28 1.72 1.87 1.90 液面上升 高度平均值/ (cm·) -0.21 0.65 1.28 1.70 1.88 1.92 注:不考虑实验过程中温度、气压等变化对气体体积的影响。 (1)实验中1%NaHCO3溶液为光合作用提供　　　参与碳反应合成三碳糖,光反应过程提供　　　　　　　　,合成的三碳糖离开叶绿体后主要转变成　　　　,供植物体细胞利用。  (2)不同光强度下U形管液面变化有差异是因为各组　　　　　　不同,LED灯为5 W时,黑藻叶肉细胞中叶绿体光合作用强度为　　　　cm·(用液面上升高度平均值表示)。  (3)LED灯为9 W时,　　　　　(填“达到”或“未达到”)黑藻的光饱和点,依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)若要进一步研究NaHCO3溶液浓度对黑藻光合速率的影响,可在瓶中分别加入不同浓度的NaHCO3溶液,相同时间后,记录比较各组液面高度变化。 ①该实验的无关变量有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(至少答出2个)。  ②实验结果显示,NaHCO3溶液浓度高于一定值后,液面上升高度反而随NaHCO3溶液浓度升高而降低,可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  解析:(1)实验中1%NaHCO3溶液为光合作用提供CO2参与碳反应合成三碳糖,光反应过程提供ATP和NADPH,合成的三碳糖离开叶绿体后主要转变成蔗糖供植物体细胞利用。 (2)在一定范围内,光强度越大,光合作用越强,光合作用大于呼吸作用时,能向外释放O2,使U形管液面差增大,所以不同光强度下U形管液面变化有差异是因为各组净光合速率不同。光合作用强度=呼吸作用强度+净光合作用强度,LED灯为5 W时,黑藻叶肉细胞中叶绿体光合作用强度为0.21+1.28=1.49 cm·。 (3)从题表可知,光强度从9 W到12 W时,液面高度还在上升,所以9 W未达到黑藻的光饱和点。 (4)①分析实验目的,为探究“NaHCO3溶液浓度对黑藻光合速率的影响”,自变量是NaHCO3溶液浓度(即CO2浓度),因变量为光合作用强度(即液面变化),其余能影响实验结果的因素皆为无关变量,例如温度、光强度(LED灯瓦数)、黑藻的量、黑藻的生长状态等。②NaHCO3溶液浓度高于一定值后,液面上升高度反而随NaHCO3溶液浓度升高而降低,可能的原因是NaHCO3溶液超过一定浓度,导致黑藻细胞失水,从而使细胞的光合速率减弱。 答案:(1)CO2　ATP和NADPH　蔗糖　(2)净光合速率　1.49　(3)未达到　光强度再增加时,光合速率继续增大　(4)温度、光强度(LED灯瓦数)、黑藻的量、黑藻的生长状态等　NaHCO3溶液超过一定浓度,导致黑藻细胞失水,从而使细胞的光合速率减弱 检测(二)　光合作用强化练 (标的题目配有精品课件,为老师重点讲评题目) 一、选择题 1.在植物工厂中,LED灯等人工光源可以为植物的生长源源不断地提供能量。从绿叶中色素吸收光谱的角度分析,植物工厂中的适宜光源组合为 (　 ) A.红光和绿光 B.红光和蓝紫光 C.黄光和蓝紫光 D.黄光和绿光 解析:选B　由于叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光,因此为了提高光合作用强度,适宜的光源组合为红光和蓝紫光。 2.(2025·宁波镇海中学月考)从菠菜叶肉细胞中分离叶绿体,制成叶绿体悬液。在没有CO2的情况下,向反应体系中供给ADP、Pi和NADP+,发现光照条件下有O2产生。下列说法错误的是 (　 ) A.将菠菜叶肉细胞破碎后,借助差速离心可分离得到叶绿体 B.分离叶绿体时应加入95%的酒精以溶解光合色素 C.光反应高度依赖光照,碳反应不直接需要光照 D.该过程有ATP和NADPH生成 解析:选B　分离各种细胞器的方法是差速离心法,故将菠菜叶肉细胞破碎后,借助差速离心可分离得到叶绿体,A正确;色素易溶于有机溶剂,从叶绿体中提取色素时可加入95%的酒精,在分离叶绿体时不应加入,B错误;光反应高度依赖光照,在光照下可发生水的光解和ATP生成等过程,碳反应不直接需要光照,而是依赖光反应过程的产物NADPH和ATP,C正确;该过程中向反应体系中供给ADP、Pi和NADP+,发现光照条件下有O2产生,说明可以发生光反应过程,故该过程有ATP和NADPH生成,D正确。 3.开发生物燃料替代化石燃料,可实现节能减排。如图为生物燃料生产装置示意图,据图分析合理的是 (　 ) A.光照时,微藻产生ADP和NADP+供给碳反应 B.图中①为CO2,外源添加可增加产物生成量 C.图中②为碳反应阶段产生的酒精等有机物质 D.该体系产油量的高低不受温度和pH等影响 解析:选B　光照时,微藻产生ATP和NADPH供给碳反应,A错误;图中①为CO2,外源添加CO2可促进海洋微藻的光合作用,进而增加产物生成量,B正确;图中②为厌氧呼吸产生的酒精等有机物质,C错误;该体系产油量的高低受温度和pH等影响,D错误。 4.甜瓜是一种重要的经济作物。甜瓜叶绿体内进行的光合作用过程如图所示。磷酸转运器是叶绿体膜上的重要蛋白质。在有光条件下,磷酸转运器将磷酸丙糖不断运出叶绿体用于蔗糖的合成,同时将释放的Pi运回叶绿体。温室种植甜瓜常需要补光以增加产量。以下说法错误的是 (　 ) A.物质D是ATP,光反应将全部光能转化为D中的化学能 B.酶的活性是影响场所Ⅰ处光合速率的因素之一 C.若其他条件不变,光强度突然变强,则短时间内物质F的相对含量将增加 D.若磷酸转运器的活性受抑制,则甜瓜的光合速率会受影响 解析:选A　物质D是ATP和NADPH,光反应将光能转化为ATP和NADPH中的化学能,A错误;场所Ⅰ为叶绿体基质,是碳反应的场所,暗反应阶段的化学反应需要酶的催化,故酶的活性是影响场所Ⅰ处光合速率的因素之一,B正确;物质F为C5,若其他条件不变,光强度突然变强,光反应产生的ATP和NADPH增多,C3还原增加,而CO2的固定速率(C5的消耗速率)暂时不变,则短时间内C5的相对含量将增加,C正确;若磷酸转运器的活性受抑制,叶绿体内磷酸丙糖的浓度增加,从叶绿体外运进的磷酸减少,淀粉积累增多,从而导致卡尔文循环被抑制,甜瓜的光合速率将降低,D正确。 5.我国科学家模拟植物光合作用,设计了一条利用CO2合成淀粉的人工路线,流程如图所示。下列相关分析正确的是 (　 ) A.①②过程与光反应的过程完全相同,③④过程与碳反应过程完全相同 B.该过程与植物光合作用的本质都是将光能转化成化学能储藏于有机物中 C.该过程与光合作用合成淀粉都是在常温常压下进行的较温和的反应 D.步骤①需要催化剂,②③④既不需要催化剂也不需要消耗能量 解析:选B　分析题图可知,①②过程模拟碳反应中CO2的固定,③④过程模拟碳反应中C3的还原,A错误;植物光合作用的本质是利用光能将无机物(CO2和H2O)转化为有机物,同时将光能转化为有机物中的化学能,图示过程也将CO2和H2O转化为淀粉,同时储存能量,二者的本质是相同的,B正确;由题图可知,①过程是利用催化剂在一定条件下进行的化学反应,反应过程不一定温和,②③④是在酶的催化下完成的,反应较温和,C错误;分析图示可知,图中②③④需要在酶的催化下进行,是由小分子聚合成大分子的反应,为吸能反应,需要消耗能量,D错误。 　　阅读下列材料,回答第6~7题。 甜瓜是新疆重要的经济作物,民间常用苦豆子作为绿肥提高产量。研究人员以立架甜瓜为材料进行了盆栽试验,以确定最佳的苦豆子绿肥施用量。如图表示苦豆子绿肥施用量对立架甜瓜叶片净光合速率的影响,其中M0~M4组分别是每株0 g、100 g、200 g、300 g、400 g的绿肥施用量。 6.10:00~12:00,立架甜瓜净光合速率上升的主要外因是 (　 ) A.温度下降 B.光照增强 C.CO2浓度升高 D.呼吸速率减慢 解析:选B　10:00~12:00,光照增强。植物净光合速率上升的主要原因是光照增强。 7.据材料图片分析,下列叙述错误的是 (　 ) A.苦豆子绿肥的施用量不影响叶片净光合速率出现峰值的时间 B.苦豆子绿肥的施用量不影响叶片净光合速率中午前后出现低值的时间 C.14:00时M3净光合速率较低可能是五碳化合物增多所致 D.10:00~18:00,M1的有机物积累量大于0 解析:选C　由图可知无论是哪一组,叶片的净光合速率的峰值都为12:00、16:00左右,A正确;由图可知施肥量无论为多少,叶片净光合速率中午前后出现低值时间相同,B正确;14:00时植物会出现“气孔关闭”的现象,因此14:00时M3净光合速率较低的原因可能是CO2含量减少,C错误;由图可看出,10:00~18:00的净光合速率均大于0,故M1的有机物积累量大于0,D正确。 8.(2025·慈溪市月考)如图所示生理过程中,P680和P700表示两种特殊状态的叶绿素a,PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质,其中PQ在传递电子的同时还能将H+转运至类囊体腔中,M表示某种生物膜。其中乙侧的H+浓度远高于甲侧,在该浓度差中储存着一种势能,该势能是此处形成ATP的前提。据图分析,下列说法错误的是 (　 ) A.使膜两侧H+浓度差增加的过程为水分子的光解和PQ主动转运H+ B.通过研磨、过滤获得的光合色素提取液,即使给予充足光照仍无法释放氧气 C.CF0和CF1与催化ATP的合成、转运H+有关,很可能是蛋白质 D.图示反应最初提供电子的是特殊状态的叶绿素a,最终接受电子的是NADPH 解析:选D　图中水光解产生氢离子,使类囊体腔内氢离子浓度升高,H+顺浓度梯度运输到叶绿体基质中,而氢离子在叶绿体基质中与NADP+结合形成NADPH使叶绿体基质中氢离子浓度降低,同时还可以通过PQ运回到类囊体腔内,这样就保持了叶绿体膜两侧的H+浓度差,A正确。植物体进行光合作用不仅需要光合色素吸收转换光能,而且光合作用需要酶、适宜的温度和CO2,需要各种物质有序的反应,研磨后叶绿体的结构被破坏,化学反应不能有序进行,所以即使给予光合色素提取液充足光照也不能进行光合作用产生氧气,B正确。CF0和CF1是复杂的蛋白质,其在图中所示生理过程中的作用是催化ATP的合成、转运H+,C正确。根据图中所示,水光解后产生氧气、H+和电子,故最初提供电子的物质为水;水光解后电子将NADP+还原为NADPH,故最终接受电子的物质为NADP+,D错误。 二、非选择题 9.为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响,科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。每组处理的总时间均为135 s,处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下: A组:先光照后黑暗,时间各为67.5 s;光合作用产物的相对含量为50%。 B组:先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为7.5 s;光合作用产物的相对含量为70%。 C组:先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为3.75 ms(毫秒);光合作用产物的相对含量为94%。 D组(对照组):光照时间为135 s;光合作用产物的相对含量为100%。 回答下列问题: (1)单位光照时间内,C组植物合成有机物的量　　　(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量,依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不直接依赖　　　　。  (2)比较A、B、C三组处理可以推知,随着光照和黑暗交替频率的增加,使光下产生的　　　　　　　　　　　　　　 　　能够及时利用与及时再生,从而提高了光合作用中　　　　　　。  解析:(1)C组只用了D组一半的光照时间,其光合作用产物的相对含量却是D组的94%,所以单位光照时间内,C组植物合成有机物的量高于D组植物合成有机物的量,C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不直接依赖光照。 (2)光合作用过程有两个阶段:光反应阶段和碳反应阶段。光反应阶段必须在光下进行,产生ATP和NADPH用于碳反应。A、B、C三组处理相比,随着光照时间间隔的减少,光照和黑暗交替频率的增加,使光下产生的ATP和NADPH能够及时被利用与再生,从而提高了光合作用中CO2的同化量。 答案:(1)高于　C组只用了D组一半的光照时间,其光合作用产物的相对含量却是D组的94%　光照　(2)ATP和NADPH　CO2的同化量 10.图甲是玉米及其他两种农作物的光强度和光合速率的关系图,图乙表示某日光温室大棚蔬菜在不同温度和光照强度下光合作用强度变化趋势。请回答下列问题: (1)图甲中,　　　　(填“①”或“②”)作物适宜与玉米间作,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　。  (2)分析图乙中的两条曲线,温度为25 ℃、光强度小于2 klx时,采取适当降低温度的措施有助于提高蔬菜的产量,依据是　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　。  (3)由图乙可知,若某一天温度为25 ℃,光强度大于1 klx、小于2 klx,光照时间为12小时,则一昼夜后该蔬菜的干重将　　　(填“增加”“减少”或“不变”)。  解析:(1)据图分析,图甲中②作物的光补偿点和光饱和点都明显低于玉米,在低光强度下就可以达到最大光合速率,因此其与玉米间作能充分利用光能。 (2)据图分析,图乙中,当温度为25 ℃、光强度小于2 klx时,蔬菜的净光合作用强度低于15 ℃时的净光合作用强度,因此可以采取适当降低温度的措施来提高作物的产量。 (3)分析图乙可知,若某一天温度为25 ℃,当光强度为2 klx、光照时间为12小时时,该蔬菜光照时的CO2吸收量(相对值)为12×22.4=268.8,黑暗时的CO2释放量为12×22.4=268.8,则一昼夜后该蔬菜的干重不变。由于光照时的光强度大于1 klx、小于2 klx,则光照时的CO2吸收量小于268.8,因此一昼夜后该蔬菜的干重将减少。 答案:(1)②　②作物的光补偿点和光饱和点都明显低于玉米,与玉米间作能充分利用光能(合理即可)　(2)光强度小于2 klx时,25 ℃下蔬菜的净光合作用强度低于15 ℃时的净光合作用强度　(3)减少 学科网（北京）股份有限公司 $$