实验08 探究环境因素对光合作用强度的影响（讲义）生物人教版2019必修1

实验08研究环境因素对光合作用的影响 实验目标透析：课标解读+重点先知，精识目标 教材知识链接：教材解析+知识渗透，融会贯通 实验过程精讲：实验全析全解，全面掌握 实验要点速记：要点解析+典例精讲，重点提升 实验提升专练：真题感知+模拟提升，双向突破 2017年版2020年修订新课标 课标解读 说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，并将其转化为细胞可利用的化学能储存在有机分子中 从物质与能量视角，探索光合作用，阐明物质与能量的变化 重点先知： 1.影响光合作用的因素 2.光合作用的应用 一、光合作用的强度 (1)概念：简单地说，就是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 (2)意义：直接关系农作物的产量，研究影响光合作用强度的环境因素很有现实意义。 二、影响光合作用强度的环境因素 (1)确定依据：根据光合作用的反应式可以知道，光合作用的原料——水、CO2，动力——光能，都是影响光合作用强度的因素。因此，只要影响到原料、能量的供应，都可能是影响光合作用强度的因素。 (2)举例分析：环境中CO2浓度，叶片气孔开闭情况，都会因影响CO2的供应量而影响光合作用的进行。叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的形成和结构的因素，如无机营养、病虫害，也会影响光合作用强度。此外，光合作用需要众多的酶参与，因此影响酶活性的因素(如温度)，也是影响因子。 三、探究光照强度对光合作用强度的影响 1．本实验的自变量是什么？如何控制？ 本实验的自变量是光照强弱。通过调节光源与实验装置的距离来控制。 2．本实验的因变量是什么？检测指标是什么？ 本实验的因变量是光合作用强度。检测指标是相同时间内圆形小叶片浮起的数量。 3．水中圆形小叶片在强、中、弱不同光照条件下，分别呈现上浮、沉到水底的状况，原因及叶肉细胞的气体交换图分析如下： (1)在黑暗情况下，植物叶片只进行细胞呼吸，吸收氧气，产生的二氧化碳较易溶于水，所以叶片沉到水底。叶肉细胞气体交换图如图： (2)在弱光下，此时的光合作用强度小于或等于细胞呼吸强度，叶片中仍然没有足够的氧气，叶片仍然沉到水底。叶肉细胞气体交换图如图： (3)在中、强光下，叶片上浮，试分析其原因并在下图中绘制叶肉细胞气体交换图。 【实验目的】 探究光照强度对光合作用强度的影响 【材料用具】 打孔器，注射器，5W LED台灯，米尺，烧杯，绿叶(如菠菜、吊兰等)。 【方法步骤】 1．打孔 取生长旺盛的绿叶，用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片（避开大的叶脉） 2．排气 将圆形小叶片置于注射器内。注射器内吸入清水，待排出注射器内残留的空气后，用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢地拉动活塞，使圆形小叶片内的气体溢出。这一步骤可能需要重复2~3次。处理过的小叶片因为细胞间隙充满了水，所以全部沉到水底 3.吹入CO2 取3只小烧杯，分别倒入富含CO₂的清水(可以事先通过吹气的方法补充CO₂,也可以用质量分数为1%～2%的NaHCO₃溶液来提供CO₂) 4.照光 向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片，然后分别置于强、中、弱三种光照下。实验中，可用5W的LED灯作为光源，利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度 5.观察记录 观察并记录同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量 【实验结果 与结论】 光合作用的原料—水、CO₂，动力——光能，都是影响光合作用强度的因素。因此，只要影响到原料、能量的供应，都可能是影响光合作用强度的因素。例如，环境中CO₂浓度，叶片气孔开闭情况，都会因影响CO₂的供应量而影响光合作用的进行 【典例】影响光合作用的因素及应用 (1)光照强度 光是绿色植物光合作用的能量来源，光照强度直接影响光合速率。 ①原理：光直接影响光反应阶段，制约NADPH和ATP的生成，进而制约暗反应阶段。 ②曲线分析(如图所示) 在一定范围内，光合速率随光照强度的增强而加快，但当光照强度增加到一定值时，光合速率不再加快，甚至降低(细胞灼伤)。 ③生产应用 a．阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾。 b．阴生植物的光补偿点(光合速率等于呼吸速率时的光照强度)和光饱和点(光合速率最大时所对应的最小光照强度)一般都比阳生植物低，注意间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的配置。 (2)CO2浓度 ①原理：影响暗反应阶段，制约C3化合物的生成。 ②曲线分析：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，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B′点都表示CO2饱和点(光合速率最大时所对应的最小CO2浓度)。 ③应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”、增施农家肥等措施增大CO2浓度，提高光合速率。 (3)温度 ①原理：温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合速率。 ②曲线分析 AB段：随着温度升高，光合作用强度逐渐增强。 B点：光合作用最适温度下的光合作用强度。 BC段：随着温度升高，光合作用强度逐渐减弱；温度过高时，酶变性失活，光合作用完全停止。 ③应用：冬季温室栽培，白天可适当提高温度，晚上可适当降低温度，以降低细胞呼吸消耗有机物。 【典例】 宜宾方竹是蜀南竹海特有竹种，其竹笋富含微量元素，图甲、乙分别为方竹在其他条件适宜，不同温度、光照强度条件下相关指标的变化曲线[单位：mmol/（cm2·h）]。下列叙述正确的是（    ） A．据图甲分析，与温度40℃相比，温度为30℃时方竹消耗CO2的速率快 B．据图甲分析，40℃条件下，若黑夜和白天时间相等，方竹能正常生长 C．据图乙分析，提高外界CO2的浓度和温度都会导致光补偿点D点左移 D．据图乙分析，影响C、D、E三点光合速率的主要环境因素是光照强度 · 高考真题感知练 1．在一定温度下，生长在大田的某种植物光合速率（CO2固定速率）和呼吸速率（CO2释放速率）对光照强度的响应曲线如图所示。下列叙述错误的是（    ） A．光照强度为a时，该植物的干重不会增加 B．光照强度从a逐渐增加到b时，该植物生长速率逐渐增大 C．光照强度小于b时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率会增大 D．光照强度为b时，适当降低光反应速率，CO2固定速率会降低 2．关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验，下列叙述错误的是（    ） A．用打孔器打出叶圆片时，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉 B．调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以进行对比实验 C．用化学传感器监测光照时O2浓度变化，可计算出实际光合作用强度 D．同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，可能与其接受的光照强度不同有关 3．某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是（    ） A．增加叶片周围环境CO2浓度 B．将叶片置于4℃的冷室中 C．给光源加滤光片改变光的颜色 D．移动冷光源缩短与叶片的距离 4．在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是（　　）      A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升 B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关 C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用 D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 5．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浓度的关系如下图。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200μL·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 6．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 7．将某植物叶片分离得到的叶绿体，分别置于含不同蔗糖浓度的反应介质溶液中，测量其光合速率，结果如图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量表示。下列叙述正确的是（    ） A．测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离得到的叶绿体的光合速率 B．若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏大 C．若该植物较长时间处于遮阴环境，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B-C段对应的关系相似 D．若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中A-B段对应的关系相似 8．与野生型拟南芥WT相比，突变体t1和t2在正常光照条件下，叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同（图a，示意图），造成叶绿体相对受光面积的不同（图b），进而引起光合速率差异，但叶绿素含量及其它性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，下列叙述错误的是（ ） A．t2比t1具有更高的光饱和点（光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度） B．t1比t2具有更低的光补偿点（光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度） C．三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关 D．三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大 · 名校模拟提升练 1．下列科学家的实验证据不支持“叶绿体能吸收光能用于光合作用并释放氧气”这一实验结论的是（　　） A．黑暗中，需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中 B．用透过三棱镜的光照射水绵临时装片时需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域 C．在离体叶绿体悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下释放氧气 D．叶绿体合成ATP的过程与水分解产生氧气的过程始终相伴随 2．某研究小组设计了下图所示的装置，重现经典科学实验希尔反应。装置中叶绿体悬浮液需事先用NaOH调pH至8.4，氧化剂被还原时可由蓝色变为无色，实验中需将两注射器中的液体混合。下列叙述错误的是（    ） A．NaOH的作用是除去叶绿体悬浮液中的CO2 B．光照条件下才能观察到氧化剂的颜色变化 C．反应过程中产生的NADP+导致氧化剂变无色 D．除颜色变化外，装置中还能观察到气泡产生 3．研学小组将某种大型绿藻的叶状体剪成大小相同的小段，以相同时间内从水下上浮的叶状体小段数量为指标，探究温度对其光合作用强度的影响，结果如图。相关叙述正确的是（　　）    A．叶状体中CO2的减少导致其上浮 B．各组实验应在CO2浓度相同且较高的水中进行 C．4℃条件下该绿藻叶状体无法进行光合作用 D．增加光照强度可使得各组叶状体小段上浮数量均增加 4．研究人员取生长状态相同的绿色植物为材料，在相同的条件下分别给予A、B、C组t秒的光照一黑暗交替频率处理，且A、B、C组交替频率依次加大，给予D组连续光照t秒，检测到单位光照时间内 D组光合作用产物总量略小于A组的两倍，具体处理过程如图所示。下列叙述正确的是（　　）    A．A~C组单位光照时间内光合作用产物的相对含量由大到小依次为C、B、A B．植物无法在黑暗条件下利用 ATP 和NADPH继续进行碳反应过程合成有机物 C．若将条件“光照一黑暗”交替改为“红光一红外光”交替处理，则可以得到相同的结果 D．该实验说明，在白天给予植物一定频率的遮光处理，更有利于农作物的增产 5．使用打孔器打出圆形小叶片若干个，向装满水的注射器中加入圆形小叶重复抽拉以排出叶片中气体。将圆形叶片随机分组后放入清水中，分别放置不同距离的光源，记录、统计每组圆形小叶浮起水面所需时间均值。关于本实验的说法中，错误的是（    ） A．小叶浮起的原因是由于光合作用产生O2所致 B．距离光源越远的组小叶浮起所需时间越长 C．使用苏打水代替清水后，小叶浮起所需时间变短 D．水温越高小叶浮起所需时间越来越短 6．某同学用若干大小一致的新鲜菠菜叶随机均分为多组进行图6所示的实验。每组实验均包含试管①和试管②，试管中的指示剂初始颜色均为绿色，不同小组光照强度大小不同，其他环境条件相同且适宜，实验一段时间后观察指示剂颜色变化，所有的试管②仍为绿色。下列相关叙述正确的是（    ） 注：指示剂为溴麝香草酚蓝，其变色范围是：pH=6.0呈黄色，pH=7.0呈绿色，pH=7.6呈蓝色。 A．本实验的目的是探究不同光照强度对光合速率的影响，同一小组试管①和试管②的光照强度不同 B．若某小组的试管①变黄色，说明该组光照强度下叶片光合速率小于呼吸速率，线粒体内膜产生的CO2使pH下降 C．若某小组试管①变蓝色，说明该组光照强度下叶片光合速率大于呼吸速率，叶片吸收使溶液的pH上升 D．若某小组的试管①仍为绿色，说明该组光照强度下叶片的总光合速率为0 7．某生物社团利用金鱼藻进行光合作用相关实验，实验装置如下图。下列叙述错误的是（　　） A．该装置可用于探究CO2浓度和光质对金鱼藻光合作用的影响 B．去掉单色滤光片后短时间内金鱼藻叶绿体基质中C3含量降低 C．利用氧气传感器测到的O2浓度变化量可表示金鱼藻总光合速率 D．该装置测得的氧气释放速率会随时间推移逐渐减小至0 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 实验08研究环境因素对光合作用的影响 实验目标透析：课标解读+重点先知，精识目标 教材知识链接：教材解析+知识渗透，融会贯通 实验过程精讲：实验全析全解，全面掌握 实验要点速记：要点解析+典例精讲，重点提升 实验提升专练：真题感知+模拟提升，双向突破 2017年版2020年修订新课标 课标解读 说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，并将其转化为细胞可利用的化学能储存在有机分子中 从物质与能量视角，探索光合作用，阐明物质与能量的变化 重点先知： 1.影响光合作用的因素 2.光合作用的应用 一、光合作用的强度 (1)概念：简单地说，就是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 (2)意义：直接关系农作物的产量，研究影响光合作用强度的环境因素很有现实意义。 二、影响光合作用强度的环境因素 (1)确定依据：根据光合作用的反应式可以知道，光合作用的原料——水、CO2，动力——光能，都是影响光合作用强度的因素。因此，只要影响到原料、能量的供应，都可能是影响光合作用强度的因素。 (2)举例分析：环境中CO2浓度，叶片气孔开闭情况，都会因影响CO2的供应量而影响光合作用的进行。叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的形成和结构的因素，如无机营养、病虫害，也会影响光合作用强度。此外，光合作用需要众多的酶参与，因此影响酶活性的因素(如温度)，也是影响因子。 三、探究光照强度对光合作用强度的影响 1．本实验的自变量是什么？如何控制？ 本实验的自变量是光照强弱。通过调节光源与实验装置的距离来控制。 2．本实验的因变量是什么？检测指标是什么？ 本实验的因变量是光合作用强度。检测指标是相同时间内圆形小叶片浮起的数量。 3．水中圆形小叶片在强、中、弱不同光照条件下，分别呈现上浮、沉到水底的状况，原因及叶肉细胞的气体交换图分析如下： (1)在黑暗情况下，植物叶片只进行细胞呼吸，吸收氧气，产生的二氧化碳较易溶于水，所以叶片沉到水底。叶肉细胞气体交换图如图： (2)在弱光下，此时的光合作用强度小于或等于细胞呼吸强度，叶片中仍然没有足够的氧气，叶片仍然沉到水底。叶肉细胞气体交换图如图： (3)在中、强光下，叶片上浮，试分析其原因并在下图中绘制叶肉细胞气体交换图。 【实验目的】 探究光照强度对光合作用强度的影响 【材料用具】 打孔器，注射器，5W LED台灯，米尺，烧杯，绿叶(如菠菜、吊兰等)。 【方法步骤】 1．打孔 取生长旺盛的绿叶，用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片（避开大的叶脉） 2．排气 将圆形小叶片置于注射器内。注射器内吸入清水，待排出注射器内残留的空气后，用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢地拉动活塞，使圆形小叶片内的气体溢出。这一步骤可能需要重复2~3次。处理过的小叶片因为细胞间隙充满了水，所以全部沉到水底 3.吹入CO2 取3只小烧杯，分别倒入富含CO₂的清水(可以事先通过吹气的方法补充CO₂,也可以用质量分数为1%～2%的NaHCO₃溶液来提供CO₂) 4.照光 向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片，然后分别置于强、中、弱三种光照下。实验中，可用5W的LED灯作为光源，利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度 5.观察记录 观察并记录同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量 【实验结果 与结论】 光合作用的原料—水、CO₂，动力——光能，都是影响光合作用强度的因素。因此，只要影响到原料、能量的供应，都可能是影响光合作用强度的因素。例如，环境中CO₂浓度，叶片气孔开闭情况，都会因影响CO₂的供应量而影响光合作用的进行 【典例】影响光合作用的因素及应用 (1)光照强度 光是绿色植物光合作用的能量来源，光照强度直接影响光合速率。 ①原理：光直接影响光反应阶段，制约NADPH和ATP的生成，进而制约暗反应阶段。 ②曲线分析(如图所示) 在一定范围内，光合速率随光照强度的增强而加快，但当光照强度增加到一定值时，光合速率不再加快，甚至降低(细胞灼伤)。 ③生产应用 a．阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾。 b．阴生植物的光补偿点(光合速率等于呼吸速率时的光照强度)和光饱和点(光合速率最大时所对应的最小光照强度)一般都比阳生植物低，注意间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的配置。 (2)CO2浓度 ①原理：影响暗反应阶段，制约C3化合物的生成。 ②曲线分析：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，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B′点都表示CO2饱和点(光合速率最大时所对应的最小CO2浓度)。 ③应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”、增施农家肥等措施增大CO2浓度，提高光合速率。 (3)温度 ①原理：温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合速率。 ②曲线分析 AB段：随着温度升高，光合作用强度逐渐增强。 B点：光合作用最适温度下的光合作用强度。 BC段：随着温度升高，光合作用强度逐渐减弱；温度过高时，酶变性失活，光合作用完全停止。 ③应用：冬季温室栽培，白天可适当提高温度，晚上可适当降低温度，以降低细胞呼吸消耗有机物。 【典例】 宜宾方竹是蜀南竹海特有竹种，其竹笋富含微量元素，图甲、乙分别为方竹在其他条件适宜，不同温度、光照强度条件下相关指标的变化曲线[单位：mmol/（cm2·h）]。下列叙述正确的是（    ） A．据图甲分析，与温度40℃相比，温度为30℃时方竹消耗CO2的速率快 B．据图甲分析，40℃条件下，若黑夜和白天时间相等，方竹能正常生长 C．据图乙分析，提高外界CO2的浓度和温度都会导致光补偿点D点左移 D．据图乙分析，影响C、D、E三点光合速率的主要环境因素是光照强度 【答案】D 【详解】A、图甲中，CO2吸收速率表示净光合速率，CO2产生速率表示呼吸速率，消耗CO2速率是指总光合速率，温度为30℃时，总光合速率＝8＋2＝10mmol/（cm2·h）；温度为40°C时，总光合速率=5＋5＝10mmol/（cm2·h），因此，温度为30℃和40℃时，方竹消耗CO2的速率相等，A错误； B、40℃条件下，方竹净光合速率和呼吸速率相等均为5mmol/（cm2·h），若白天和黑夜时间相等，则黑夜期间（12小时）呼吸作用消耗5×12＝60mmol/（cm2·h），白天（12小时）有机物积累量为5×12＝60mmol/（cm2·h），一昼夜之后，植物有机物积累量为0，植物不能正常生长，B错误； C、图乙是在最适条件下，测得该植物在不同光照强度下的CO2吸收量，提高外界CO2的浓度和温度都会导致光补偿点D点右移，C错误； D、图乙中影响C、D、E三点光合速率的主要环境因素都是光照强度，都随着光照强度的改变而改变，D正确。 · 高考真题感知练 1．在一定温度下，生长在大田的某种植物光合速率（CO2固定速率）和呼吸速率（CO2释放速率）对光照强度的响应曲线如图所示。下列叙述错误的是（    ） A．光照强度为a时，该植物的干重不会增加 B．光照强度从a逐渐增加到b时，该植物生长速率逐渐增大 C．光照强度小于b时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率会增大 D．光照强度为b时，适当降低光反应速率，CO2固定速率会降低 【答案】C 【详解】A、光照强度为a时，光合速率等于呼吸速率，即净光合速率为0。植物干重增加依赖净光合积累有机物，净光合速率=光合速率-呼吸速率，此时净光合为0，干重不会增加，A 正确； B、光照强度从a逐渐增加到b时，光合速率与呼吸速率差值逐渐增大。净光合速率越大，植物积累有机物越多，生长速率逐渐增大，B正确； C、光照强度小于b时，光照强度未达饱和的阶段，在光照强度为主要限制因素时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率不会增大（因为光照不足，光反应提供的ATP和NADPH有限，限制暗反应）；只有当光照强度饱和后，提高CO2浓度，CO2固定速率才会增大，C错误； D、光照强度为b时，光反应为暗反应提供ATP和NADPH。适当降低光反应速率，提供的ATP和NADPH减少，会使暗反应中CO2固定速率降低，D正确。 2．关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验，下列叙述错误的是（    ） A．用打孔器打出叶圆片时，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉 B．调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以进行对比实验 C．用化学传感器监测光照时O2浓度变化，可计算出实际光合作用强度 D．同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，可能与其接受的光照强度不同有关 【答案】C 【详解】A、用打孔器打出叶圆片的目的是使其进行光合作用产生氧气，依据单一变量原则，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉，A正确； B、调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以模拟不同的光照强度，该实验都是实验组，为对比实验，B正确； C、实际光合作用强度=净光合作用强度+呼吸作用强度，用化学传感器监测光照时O2浓度变化，只可计算出净光合作用强度，无法得知呼吸强度，无法计算出实际光合作用强度，C错误； D、同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，说明光合作用强度不同，可能与其接受的光照强度不同有关，D正确。 3．某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是（    ） A．增加叶片周围环境CO2浓度 B．将叶片置于4℃的冷室中 C．给光源加滤光片改变光的颜色 D．移动冷光源缩短与叶片的距离 【答案】A 【详解】A、二氧化碳是光合作用的原料，增加叶片周围环境CO2浓度可增加单位时间单位叶面积的氧气释放量，A符合题意； B、降低温度会降低光合作用的酶活性，会降低单位时间单位叶面积的氧气释放量，B不符合题意； C、给光源加滤光片相等于降低了光照强度，会降低光合速率，C不符合题意； D、移动冷光源缩短与叶片的距离会使光照强度增大，但单位时间单位叶面积的最大氧气释放量可能不变，因为光饱和点之后，光合作用强度不再随着光照强度的增强而增强，D不符合题意。 4．在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是（　　）      A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升 B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关 C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用 D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 【答案】C 【详解】A、CO2吸收速率代表净光合速率，低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升，需要从外界吸收的CO2减少，A正确； B、在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高主要原因是光合酶的活性增强，B正确； C、CP点代表呼吸速率等于光合速率，植物可以进行光合作用，C错误； D、图中M点处CO2吸收速率最大，即净光合速率最大，也就是光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。 5．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浓度的关系如下图。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200μL·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 【详解】A、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，后随着温度的继续升高而减小，A正确； B、分析题图可知，当CO2浓度为200μL·L-1时，最适温度为25℃左右；当CO2浓度为370μL·L-1时，最适温度为30℃；当CO2浓度为1000μL·L-1时，最适温度接近40℃，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； C、分析题图可知，当CO2浓度为200μL·L-1时，光合速率随温度的升高而改变程度不大，光合速率在温度的升高下，持续在数值为10处波动，而CO2浓度为其他数值时，光合速率随着温度的升高变化程度较大，曲线有较大的变化趋势，所以表明CO2浓度为200μL·L-1时，温度对光合速率影响小，C正确； D、分析题图可知，10℃条件下，CO2浓度为200μL·L-1至370μL·L-1时，光合速率有显著提高，而370μL·L-1至1000μL·L-1时，光合速率无明显的提高趋势，而且370μL·L-1时与1000μL·L-1时，两者光合速率数值接近同一数值，所以不能表明10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高，D错误。 6．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 【详解】A、本实验是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，自变量为CO2浓度（NaHCO3溶液浓度），温度和光照为无关变量，A错误； B、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，B正确； C、四组实验中，0.5％NaHCO3溶液中叶圆片上浮需要的时间最长，光合速率最小，C错误； D、若在4℃条件下进行本实验，由于低温会使酶的活性降低，净光合速率可能降低，故各组叶圆片上浮所需时长可能均会延长，D错误。 7．将某植物叶片分离得到的叶绿体，分别置于含不同蔗糖浓度的反应介质溶液中，测量其光合速率，结果如图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量表示。下列叙述正确的是（    ） A．测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离得到的叶绿体的光合速率 B．若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏大 C．若该植物较长时间处于遮阴环境，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B-C段对应的关系相似 D．若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中A-B段对应的关系相似 【答案】A 【详解】A、测得植物叶片的光合速率是叶片的总光合速率减去叶片的呼吸速率，而分离得到的叶绿体的光合速率，就是总光合速率，A正确； B、破碎叶绿体，其叶绿素释放出来，被破坏， 导致消耗二氧化碳减少，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏小，B错误； C、若该植物较长时间处于遮阴环境，光照不足，光反应减弱，影响碳反应速率，蔗糖合成一直较少， C错误； D、若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片光合作用产生的蔗糖不能运到花瓣，在叶片积累，光合速率下降，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B-C段对应的关系相似，D错误。故选A。 8．与野生型拟南芥WT相比，突变体t1和t2在正常光照条件下，叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同（图a，示意图），造成叶绿体相对受光面积的不同（图b），进而引起光合速率差异，但叶绿素含量及其它性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，下列叙述错误的是（ ） A．t2比t1具有更高的光饱和点（光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度） B．t1比t2具有更低的光补偿点（光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度） C．三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关 D．三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大 【答案】D 【详解】A、图1可知，t1较多的叶绿体分布在光照下，t2较少的叶绿体分布在光照下，由此可推断，t2比t1具有更高的光饱和点（光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度），A正确； B、图1可知，t1较多的叶绿体分布在光照下，t2较少的叶绿体分布在光照下，由此可推断，t1比t2具有更低的光补偿点（光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度），B正确； C、通过题干信息可知，三者的叶绿素含量及其它性状基本一致，由此推测，三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关，C正确； D、三者光合速率的差异，在一定光照强度下，随光照强度的增加而变大，但是超过光的饱和点，再增大光照强度三者光合速率的差异不再变化，D错误。 · 名校模拟提升练 1．下列科学家的实验证据不支持“叶绿体能吸收光能用于光合作用并释放氧气”这一实验结论的是（　　） A．黑暗中，需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中 B．用透过三棱镜的光照射水绵临时装片时需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域 C．在离体叶绿体悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下释放氧气 D．叶绿体合成ATP的过程与水分解产生氧气的过程始终相伴随 【答案】D 【详解】A、黑暗中需氧细菌聚集在叶绿体被光束照射的部位，说明光能被叶绿体吸收并用于产生氧气，支持结论，A不符合题意； B、需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，说明叶绿体色素吸收特定光能用于光合作用产生氧气，支持结论，B不符合题意； C、离体叶绿体在光照下释放氧气，直接证明叶绿体独立完成光反应产氧，支持结论，C不符合题意； D、叶绿体合成ATP的过程与水分解产生氧气的过程始终相伴随，但是此过程不能说明该过程吸收光能，故叶绿体合成ATP的过程与水分解产生氧气的过程始终相伴随不支持上述结论，D符合题意。 2．某研究小组设计了下图所示的装置，重现经典科学实验希尔反应。装置中叶绿体悬浮液需事先用NaOH调pH至8.4，氧化剂被还原时可由蓝色变为无色，实验中需将两注射器中的液体混合。下列叙述错误的是（    ） A．NaOH的作用是除去叶绿体悬浮液中的CO2 B．光照条件下才能观察到氧化剂的颜色变化 C．反应过程中产生的NADP+导致氧化剂变无色 D．除颜色变化外，装置中还能观察到气泡产生 【答案】C 【详解】A、NaOH的作用是除去叶绿体悬浮液中的CO2，A正确； B、光照条件下，叶绿体的基粒上进行光反应阶段产生NADPH，NADPH将溶液中的氧化剂还原，溶液颜色由蓝色变为无色，B正确， C、根据B项分析可知反应过程中产生的NADPH导致氧化剂变无色,不是NADP+，C错误； D、装置在光照下进行光反应过程除了产生NADPH同时还产生O2，因此还可以观察到气泡的产生，D正确。 3．研学小组将某种大型绿藻的叶状体剪成大小相同的小段，以相同时间内从水下上浮的叶状体小段数量为指标，探究温度对其光合作用强度的影响，结果如图。相关叙述正确的是（　　）    A．叶状体中CO2的减少导致其上浮 B．各组实验应在CO2浓度相同且较高的水中进行 C．4℃条件下该绿藻叶状体无法进行光合作用 D．增加光照强度可使得各组叶状体小段上浮数量均增加 【答案】B 【详解】A、叶状体上浮的原因是光合作用产生的氧气积累在叶状体内，使叶状体浮力增大而上浮，并非是CO2的减少，A错误； B、在探究温度对光合作用强度的影响实验中，CO2浓度是无关变量，应保持相同且适宜（较高浓度可保证光合作用有足够的原料），B正确； C、4℃条件下叶状体小段仍有上浮，说明该绿藻叶状体能够进行光合作用，只是光合作用强度相对较弱，C错误； D、该实验中温度是自变量，不同温度下光合作用的最适光照强度可能不同，在某些温度下增加光照强度不一定能使叶状体小段上浮数量均增加，D错误。 4．研究人员取生长状态相同的绿色植物为材料，在相同的条件下分别给予A、B、C组t秒的光照一黑暗交替频率处理，且A、B、C组交替频率依次加大，给予D组连续光照t秒，检测到单位光照时间内 D组光合作用产物总量略小于A组的两倍，具体处理过程如图所示。下列叙述正确的是（　　）    A．A~C组单位光照时间内光合作用产物的相对含量由大到小依次为C、B、A B．植物无法在黑暗条件下利用 ATP 和NADPH继续进行碳反应过程合成有机物 C．若将条件“光照一黑暗”交替改为“红光一红外光”交替处理，则可以得到相同的结果 D．该实验说明，在白天给予植物一定频率的遮光处理，更有利于农作物的增产 【答案】A 【详解】A、D组光合作用产物总量略小于A组的两倍，说明增大光照—黑暗的交替频率，光合速率可以提高，故A~C组单位光照时间内光合作用产物的相对含量由大到小依次为C、B、A，A正确； B、单位光照时间内光合作用产物的相对含量的大小可能在短暂黑暗期间，植物还能利用光照时期光反应残留的少量ATP和NADPH继续进行碳反应过程合成有机物有关，B错误； C、若将条件光照-黑暗交替改为红光-红外光交替处理，因普通白光中红光和蓝紫光能被光合色素吸收，红外光不能被叶片吸收进行光合作用，所以条件改变后，光合色素捕获的光能情况不同，有机物的积累不同；C错误； D、实验说明增大光照—黑暗的交替频率，光合速率可以提高，但白天遮光会缩短农作物的光照时间，同样不利于增产，D错误。 5．使用打孔器打出圆形小叶片若干个，向装满水的注射器中加入圆形小叶重复抽拉以排出叶片中气体。将圆形叶片随机分组后放入清水中，分别放置不同距离的光源，记录、统计每组圆形小叶浮起水面所需时间均值。关于本实验的说法中，错误的是（    ） A．小叶浮起的原因是由于光合作用产生O2所致 B．距离光源越远的组小叶浮起所需时间越长 C．使用苏打水代替清水后，小叶浮起所需时间变短 D．水温越高小叶浮起所需时间越来越短 【答案】D 【详解】A、叶片在光下进行光合作用产生氧气，氧气积累在叶片细胞间隙等部位，使叶片浮力增大从而浮起，A正确； B、距离光源越远，光照强度越弱，光合作用强度相对越低，产生氧气的速率越慢，所以小叶浮起所需时间越长，B正确； C、苏打水（碳酸氢钠溶液）能提供二氧化碳，二氧化碳是光合作用的原料，在一定范围内增加二氧化碳浓度可增强光合作用，使产生氧气的速率加快，小叶浮起所需时间变短，C正确； D、在一定范围内，温度升高会使光合作用相关酶的活性增强，光合作用速率加快，小叶浮起所需时间变短；但当温度过高时，会使酶的活性降低甚至失活，光合作用速率下降，小叶浮起所需时间变长，并不是水温越高小叶浮起所需时间就越短，D错误。 6．某同学用若干大小一致的新鲜菠菜叶随机均分为多组进行图6所示的实验。每组实验均包含试管①和试管②，试管中的指示剂初始颜色均为绿色，不同小组光照强度大小不同，其他环境条件相同且适宜，实验一段时间后观察指示剂颜色变化，所有的试管②仍为绿色。下列相关叙述正确的是（    ） 注：指示剂为溴麝香草酚蓝，其变色范围是：pH=6.0呈黄色，pH=7.0呈绿色，pH=7.6呈蓝色。 A．本实验的目的是探究不同光照强度对光合速率的影响，同一小组试管①和试管②的光照强度不同 B．若某小组的试管①变黄色，说明该组光照强度下叶片光合速率小于呼吸速率，线粒体内膜产生的CO2使pH下降 C．若某小组试管①变蓝色，说明该组光照强度下叶片光合速率大于呼吸速率，叶片吸收使溶液的pH上升 D．若某小组的试管①仍为绿色，说明该组光照强度下叶片的总光合速率为0 【答案】C 【详解】A、本实验的目的是探究不同光照强度对光合速率的影响，实验的自变量是光照强度不同，不同组别的光照强度不同，但同一小组试管①和试管②的光照强度应相同，A错误； B、植物细胞在光照下可以进行光合作用和呼吸作用，光合作用吸收二氧化碳，使得溶液的pH升高，呼吸作用释放二氧化碳，使得溶液的pH降低，若某小组的试管①变黄色（pH=6.0呈黄色），说明此时溶液的pH降低，该组光照强度下叶片光合速率小于呼吸速率，但CO2是在线粒体基质产生的，B错误； C、图中试管①在强光下，新鲜菠菜的叶子光合作用大于呼吸作用，因此溶液的pH升高，溶液的颜色由绿色变成蓝色（pH=7.6呈蓝色），C正确； D、若某小组的试管①仍为绿色，说明叶片光合作用与呼吸作用相当，即净光合速率=0，而非总光合速率为0，D错误。 7．某生物社团利用金鱼藻进行光合作用相关实验，实验装置如下图。下列叙述错误的是（　　） A．该装置可用于探究CO2浓度和光质对金鱼藻光合作用的影响 B．去掉单色滤光片后短时间内金鱼藻叶绿体基质中C3含量降低 C．利用氧气传感器测到的O2浓度变化量可表示金鱼藻总光合速率 D．该装置测得的氧气释放速率会随时间推移逐渐减小至0 【答案】C 【详解】A、在该装置中可通过改变NaHCO3溶液的浓度探究CO2浓度对金鱼藻光合作用的影响，即该装置可用于探究CO2浓度和光质对金鱼藻光合作用的影响，A正确； B、相同条件下，白光下比单色光下的光合作用要强，因此拆去滤光片，光反应增强，ATP和NADPH含量升高，C3还原速率加快，短时间内C3含量降低，B正确； C、总光合速率=净光合速率+呼吸作用速率，利用氧气传感器测到的O2浓度变化可计算净光合作用速率，但呼吸作用速率未知，不能直接计算总光合速率，C错误； D、该装置处于适宜条件下，随着光合作用的进行，CO2逐渐被消耗，光合作用速率逐渐降低，当光合作用速率等于呼吸作用速率时，氧气释放速率为0，因此测得的氧气释放速率会随时间逐渐减小至0，D正确。 / 学科网（北京）股份有限公司 $