课后分层练(二十一) 光合作用的原理-【正禾一本通】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞同步课堂高效讲义配套练习（人教版，单选）

课后分层练(二十一)　光合作用的原理 (选择题每题5分，非选择题每题15分) 【基础巩固练】 考点一　光合作用的探究历程 1．美国科学家鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2中的氧，证明了光合作用(　　) A．制造了有机物 B．利用了根系吸收的水分 C．释放的氧气全部来自H2O D．释放的氧气全部来自CO2 解析：选C。美国科学家鲁宾和卡门用同位素18O分别标记H2O和CO2，发现只有标记H2O的一组产生了18O2，两组实验对照说明光合作用释放的氧气全部来自H2O。 2．卡尔文用14C标记参加光合作用的CO2，由此可以了解(　　) A．光能转化为糖类中的化学能 B．暗反应必须在无光条件下进行 C．光合作用释放的O2中氧元素的来源 D．碳原子转移途径为CO2→C3→糖类 解析：选D。卡尔文用经过14C标记的CO2供小球藻光合作用，追踪14C的去向，探明碳原子转移途径为CO2→C3→糖类，D符合题意。 3．1937年，英国植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出氧气。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。下列关于希尔反应结论的说法，正确的是(　　) A．不能说明产生氧气是因为水的光解 B．说明了植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水 C．说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应 D．说明ATP的合成与希尔反应有关系 解析：选C。由题干可知，希尔反应是离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应，故希尔的实验能说明产生氧气是因为水的光解，A错误；该实验仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气，并没有直接观察到氧元素的转移途径，B错误；希尔实验的悬浮液中只有H2O，没有CO2，不能合成糖类，因此该实验可说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应，C正确；希尔反应中没有直接证明能量的转化关系，D错误。 考点二　光合作用的过程 4．在实验室中，如果要测定藻类植物是否完成光反应，最好是检验其(　　) A．氧气的释放量 B．ATP的生成量 C．二氧化碳的消耗量 D．糖类的合成量 解析：选A。光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段，光反应是指植物利用光能，将光能转变成ATP和NADPH中活跃的化学能，为暗反应提供能量，产生氧气，氧气易于检测，A正确、B错误；光合作用的暗反应实质是一系列的酶促反应，消耗二氧化碳并生成糖类，故检测二氧化碳的消耗量及糖类的合成量更适于测定是否完成暗反应，C、D错误。 5．如图表示绿色植物光合作用部分过程的图解，下列分析错误的是(　　) A．该过程不直接依赖光，发生的场所为叶绿体基质 B．细胞呼吸过程中也产生物质A，同样具有还原剂的作用 C．CO2中碳原子的转移途径是CO2→C3→糖类 D．突然降低二氧化碳浓度，短时间内C5的含量迅速上升 解析：选B。该过程是光合作用的暗反应阶段，不直接依赖光，发生的场所为叶绿体基质，A正确；细胞呼吸中产生的[H]实际上是还原型辅酶Ⅰ(NADH)，光合作用中产生的是还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，B错误；暗反应中CO2首先被C5固定生成C3，C3再被还原生成(CH2O)，故碳原子转移途径是CO2→C3→(CH2O)，C正确；突然降低二氧化碳浓度，C5的消耗量降低，而C5的合成量不变，所以短时间内C5的含量迅速上升，D正确。 6．如图是光合作用的过程图解，其中A～G代表物质，a、b、c代表生理过程。下列相关叙述错误的是(　　) A．图中a过程发生在类囊体的薄膜上 B．若光照突然停止，短时间内叶绿体中F的含量会增加 C．c过程是CO2的固定，发生在叶绿体的基质中 D．E接受C和NADPH释放的能量并被NADPH还原 解析：选B。图中a过程表示光反应，发生在类囊体的薄膜上，A正确；若光照突然停止，光反应为暗反应提供的ATP和NADPH减少，影响C3的还原，而短时间内不影响CO2的固定，叶绿体中F(C5)的含量会减少，B错误；c过程是CO2的固定，发生在叶绿体的基质中，C正确；E(C3)接受C(ATP)和NADPH释放的能量并被NADPH还原，D正确。 7．如图分别是叶绿体模型图和绿色植物光合作用过程图解，请据图回答下列问题： (1)吸收光能的色素分布在叶绿体的②________上。 (2)暗反应的场所是在____________中，暗反应需要光反应提供的物质是④______________和⑤______________。 (3)过程Ⅰ称为____________，过程Ⅰ中能量变化情况是__________________。 (4)过程Ⅳ称为____________，其代谢产物⑦是____________。 (5)夏日的午后，如果气温过高，叶片的气孔关闭，导致[　]____________供应大大减少，C3的产量随之________(填“增加”或“减少”)。 (6)光合作用过程的总反应式可概括为________________________________________________________________________。 解析：(1)吸收光能的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，即图中②。(2)暗反应的场所是叶绿体基质，光反应为暗反应过程提供了NADPH和ATP，分别为图中的④⑤。(3)Ⅰ是光反应阶段，该阶段的能量变化是将光能转化成ATP和NADPH中的化学能。(4)据图分析可知，Ⅳ过程表示暗反应过程中C3的还原，代谢产物⑦是(CH2O)(或有机物)。(5)夏日的午后，如果气温过高，叶片的气孔关闭，导致CO2供应不足，CO2固定过程减弱，生成的C3减少，而C3仍然被还原，因此叶肉细胞中C3含量降低。(6)光合作用过程的总反应式为CO2＋H2O(CH2O)＋O2。 答案：(1)类囊体薄膜　(2)叶绿体基质　NADPH　ATP　(3)光反应　光能转化成ATP和NADPH中的化学能　(4)C3的还原　(CH2O)(或有机物)　(5)⑥　CO2　减少　(6)CO2＋H2O(CH2O)＋O2 【综合提升练】 8．在对光合作用原理的探索历程中，科学家做过很多经典实验。下列说法错误的是(　　) A．恩格尔曼的实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用，并放出O2 B．希尔证明了叶绿体在适宜条件下能发生水的光解，并伴随有ATP的合成 C．鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的O2来自H2O D．卡尔文利用14C标记的14CO2探明了暗反应阶段CO2中的碳转化为有机物中碳的途径 解析：选B。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，并放出O2，A正确；希尔证明了叶绿体在适宜条件下能发生水的光解，并没有发现ATP的合成，B错误；鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2，进行两组实验：第一组向植物提供H2O和C18O2，第二组向同种植物提供H218O和CO2，在其他条件都相同的情况下，结果表明，第一组释放的氧气全部是O2，第二组释放的氧气全部是18O2，证明了光合作用释放的氧气来自水，C正确；卡尔文用放射性14C标记CO2，通过追踪放射性14C去向，证明了光合作用中C的转移途径，即从CO2到C3再到糖类等有机物，D正确。 9．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。下列说法错误的是(　　) A．该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是模块1 B．模块3为模块2提供的物质有ADP、Pi和NADP＋等 C．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更高 D．若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将减少 解析：选A。由题意知模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同，因此判断甲为C5，乙为C3。叶绿体通过光反应将光能转化成ATP、NADPH中活跃的化学能，据图可知，模块1将光能转化为电能，模块2将电能转化为活跃的化学能，两个模块加起来执行相当于叶绿体中光反应的功能，A错误。由图可知，模块3模拟的是暗反应过程，因此模块3为模块2提供的物质有ADP、Pi和NADP＋等，B正确。因为该系统只产生糖类，不消耗糖类，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更高，C正确。若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的合成减少，甲的合成不变，乙的含量将减少，D正确。 10．如图为光合作用过程示意图，相关叙述正确的是(　　) A．结构A中发生能量转化的场所是类囊体腔 B．供给14CO2，14C在化合物中的出现顺序为CO2→C3→甲 C．结构B中C5转化成C3过程中消耗ATP中的化学能 D．如果突然增加CO2供应，短时间内C5的含量将会增加 解析：选B。图中结构A是基粒，在类囊体薄膜上可发生光能转化为活跃化学能的过程，A错误；供给14CO2，14C在化合物中的出现顺序为CO2→C3→甲(糖类)，B正确；结构B是叶绿体基质，C5转化成C3的过程为CO2的固定过程，不消耗ATP，C3的还原过程消耗ATP中的化学能，C错误；如果突然增加CO2供应，有利于CO2的固定过程，消耗的C5增多，而C3还原形成C5的过程短时间内基本不受影响，所以短时间内C5的含量将会减少，D错误。 11．植入“生物电池”可使动物借助光合作用修复因能量不足而受损的细胞。科研人员利用菠菜叶肉细胞的类囊体制成纳米类囊体(NTU)，将其注入小鼠软骨受损的部位，治疗小鼠的骨关节炎，相关机制如图。下列叙述错误的是(　　) A．NTU膜上含有光合色素和与光反应相关的酶，能通过光反应合成ATP和NADPH B．光照条件下，图中受损的小鼠软骨细胞内的ATP可来自线粒体和NTU C．NTU产生的NADPH可以进入线粒体，在线粒体内膜上与O2结合生成水 D．此研究说明植物光反应固定的能量在一定情况下可直接用于动物细胞生命活动 解析：选C。NTU是由菠菜叶肉细胞中的类囊体制成的，类囊体薄膜上含有光合色素和光反应相关的酶等，能通过光反应合成ATP和NADPH，A正确；光照条件下，NTU中会合成ATP，线粒体也能提供细胞代谢所需要的ATP，故图中受损的小鼠软骨细胞内的ATP可来自线粒体和NTU，B正确；NTU产生的NADPH不可以进入线粒体与O2结合生成水，在线粒体内膜上与O2结合生成水的是NADH，C错误；此研究说明植物光反应过程中固定的能量在一定情况下可直接用于动物细胞生命活动，D正确。 12．卡尔文与同事利用14C探明光合作用中的碳固定途径。他们将小球藻放置在密闭容器中培养，然后将14CO2注入容器，隔一段时间取部分小球藻浸入热乙醇中杀死，提取溶液中的分子，利用双向纸层析法分离各种化合物，通过放射自显影分析带有放射性的物质。根据带有放射性物质出现的时间顺序就能知道暗反应中CO2参与生成的物质顺序。其中隔30 s和隔5 s的层析结果分别如图1、图2所示(注：图中阴影面积越大、颜色越深，表示放射性物质越多)。据图分析，回答下列问题： (1)CO2固定的场所是____________。CO2生成糖类需要光反应产生的____________________为其提供能量。 (2)根据双向层析结果推测图2中最先合成的化合物是____________。 (3)为了确定光合作用暗反应中固定CO2所形成的第一种化合物，应进一步进行的实验处理是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)卡尔文对C3的分子结构进行分析后发现，形成的C3中只有一个碳原子带有放射性，另外两个碳原子则不带放射性，这说明C3不是由3个14CO2生成的，而是由一个14CO2和其他物质结合生成的(X物质＋CO2→C3)。为了进一步探究14CO2和什么物质结合生成C3，卡尔文在反应中将1%浓度的14CO2突然降低到0.003%浓度，检测部分物质的含量变化，结果如图3所示。 据图分析，这个X物质是________，判断依据是 _________________________________________________________________。 解析：(1)CO2固定发生在暗反应，暗反应的场所是叶绿体基质。CO2生成糖类需要光反应产生的ATP和NADPH为其提供能量。(2)14CO2同化5 s的结果显示，PGA的阴影面积最大，表明放射性物质最多，故推测最先合成的化合物是PGA。(3)为了确定光合作用暗反应中固定CO2所形成的第一种化合物，应进一步进行的实验处理是缩短小球藻利用14C同化的时间，直到只出现一种化合物为止。(4)由题图可以看出，当CO2浓度突然下降时，RuBP(C5)即刻呈现上升趋势，随后随着C3含量下降而下降直到同步稳定，故这个X物质是RuBP(C5)。 答案：(1)叶绿体基质　ATP、NADPH　(2)PGA　(3)缩短小球藻利用14C同化的时间，直到只出现一种化合物为止　(4)RuBP(C5)　当CO2浓度突然下降时，RuBP(C5)即刻呈现上升趋势，随后随着C3含量下降而下降直到同步稳定 学科网（北京）股份有限公司 $