小练15 光合作用的经典实验及光合速率和呼吸速率的测定-【衡水金卷·先享题】2026年新高考生物拿满基础分自主小练（SWX）

拿满基础分自主小练·生物学·SWX 小练15光合作用的经典实验 (建议用时30分 考情分析主要考查：经典实验（如希尔、卡尔文等）的科学 液滴移动)。 题型：以非选择题为主难度：难考频（★★） 选择题（单选每题2分，多选每题3分） 1.(教材改编题)下列是科学家研究光合作用 原理的实验，相关叙述错误的是 A.希尔反应证明水的光解与糖类合成不是 同一化学反应 B.阿尔农通过实验发现水光解与叶绿体合 成ATP是相伴随的 C.鲁宾和卡门及卡尔文利用放射性同位素 标记法探究了O2的来源及碳元素转移 途径 D.恩格尔曼实验直接证明了叶绿体光合作 用放氧，还可排除好氧细菌由于具有趋 光性而集中在极细光束照射部位 2.(教材改编题)下图是光合色素甲、乙、丙的 吸收光谱。某同学使用纸层析法对上述几 种色素进行分离，并分别计算Rf值(Rf值 滤纸上色素移动上升的距离)，RI值由 一滤纸上层析液移动上升的距离 大到小排序为 1001 80 二 960 40 0 400 500600 700 波长/m A.甲、乙、丙 B.甲、丙、乙 C.丙、乙、甲 D.乙、丙、甲 3.(教材改编题)下图是某生物兴趣小组测定 某绿色植物的光合速率和呼吸速率的装置 (不考虑微生物的细胞呼吸)，图中NaHCO3 能使容器中的CO2浓度维持稳定。下列叙 述错误的是 红色液满 红色液滴 锅出品 器鵲出品， 装置1 装置2 A.装置1测定植物呼吸速率一定要遮光， 在适宜温度条件下液滴会左移 B.若装置1和2中液滴移动方向相反，则测 装置2中的绿色植物能正常生长 C.根据装置1、2测定液滴移动结果，两组 结果之差即为植物净光合速率 29 班级： 姓名： 。。。。。。。。。 及光合速率和呼吸速率的测定 钟，满分36分) 法；测定总光合、净光合与呼吸速率的方法（如黑白瓶、 D.装置2液滴移动方向可能有3种，若液 滴左移则其叶绿体中可能产生NADPH 和ATP 4.(2026吉林省白城市模拟)1937年，科学家 希尔将植物细胞破碎，获得离体叶绿体。 他发现即使不提供CO2,只要在光照条件 下给离体叶绿体提供足量铁盐溶液（作氧 化剂)，离体叶绿体虽然不能合成有机物， 但能够放出O2.1941年，美国几位科学家 制备了少量含18O的水和含18O的碳酸氢 盐，在适宜光照条件下，对3组小球藻进行 相应处理，一段时间后检测光合产物氧气 中含18O的比例，实验结果如图所示。下列 叙述错误的是 085086 水中180的 0.9 0.8 口比例/% 0 0.57 ▣碳酸氢盐中180 0.6 的比例/% 8 ■释放的氧气 中180的比例/% 2 0.1 实验1 实验2 实验3 A.希尔的实验中，将叶绿体离体可排除呼 吸作用对实验的干扰 B.美国几位科学家的实验中碳酸氢盐的作 用是为小球藻提供CO2 C.希尔实验的结果说明光合作用释放的氧 气中的氧原子仅来自水 D.美国几位科学家的实验证明O2来自水， 而不是CO2 5.（多选，教材改编题)1946年，美国科学家卡 尔文等用小球藻作实验材料，将14CO2通入 到盛有小球藻的玻璃器皿中，给予充足的 光照（如图1）。每隔一定时间取样，并将样 品立即加入到煮沸的甲醇中，然后用甲醇 将标记化合物提取出来，再通过双向纸层 析法（如图2，双向纸层析是将第一次层析 重叠或距离较近的物质通过第二次层析彻 底分离)分离混合代谢产物，并通过一定的 方法鉴定其成分。下列相关叙述正确的是 注入 ←14C02 小球藻 培养液 取样 图1 A将混 取出层析纸晾干。 旋转90° 然后在 成 种层稀被中 再次层析 容阁在己 第二相： 点样 层析液B 层析液A 图2 A.该实验的自变量是照光时间，因变量 是14C标记的化合物出现的先后顺序 B.煮沸的甲醇作用是使酶失活杀死细胞， 提取带14C标记的化合物 C.灯与小球藻培养液之间盛水玻璃柱的作 用是吸收热量，排除温度的影响 D.推测结果为第一次层析分离出C3,第二 次层析分离出C5和糖类等有机物 6.(多选，教材改编题)图甲、乙为探究酵母菌 呼吸作用方式实验，图丙是在特定光照强 度下某幼苗光合速率的测定装置。下列有 关叙述错误的是 一可调灯光 接橡皮气球 (或气泵) 液滴 --B 幼苗 质量分数为10%酵母菌澄清的 酵母菌 澄清的 翻C02 的NaOH溶液培养液石灰水 培养液 白灰水 缓冲液 7 丙 A.图甲、乙为对照实验，可用酸性重铬酸钾 溶液检测B中有无酒精生成 B.图甲中质量分数为10%的NaOH溶液 作用是吸收空气中的CO2 C.图乙B瓶先封口放置一段时间的目的是 消耗瓶中的O2以形成无氧环境 D.丙装置放在适宜光下一段时间，有色液 滴将会向左移动 非选择题 7.（11分，教材改编题)光合作用的过程十分复 杂，包括一系列化学反应。回答下列问题： (1)英国科学家希尔发现，在离体叶绿体的 悬浮液（其中有H2O,没有CO2)中加入铁 盐或其他氧化剂，在光照下可以释放氧气。 铁盐在其中发挥的作用相当于 (填“NAD+”“NADP+”“NADH”或 “NADPH”) (2)德国的瓦伯格用藻类进行闪光试验，发 现在光能量相同的前提下，一种用连续照 光，另一种用闪光照射，中间隔一定暗期， 后者光合效率是连续光下的200%~ 400%。请从光合作用光反应和暗反应的 过程对此现象进行解释： (3)美国科学家卡尔文为研究暗反应中碳 元素的转移途径，用4CO2来饲养小球藻， 光照5$后杀死小球藻，在小球藻中出现了 第一个被标记的化合物。杀死小球藻的目 的是 想要探 究出CO2中碳元素的全部转移途径，实验 思路是 (4)卡尔文通过改变实验条件来探究光合 作用过程中固定CO2的化合物，他改变的 实验条件是 ;这时他发 现C,的含量快速升高，由此得出固定CO2 的物质是C5。 (5)通过停止光照，来探究光反应和暗反 应的联系，得到的实验结果应为下图中 的 (填字母)，原因是：在这种条件 下，光反应产生的 减少了。 改变条件 改变条件 螂↑改变条件 个改变条件 -C3 -Cs C Cs C C A 时间 B时间 C时间 时间 D 8.(11分，2026西北四省模拟)刺莓苔是一种 具有观赏、食用和药用价值的植物。科研 人员欲为大规模种植刺莓苔提供理论依 据，探究了土壤含水量对刺莓苔总光合速 率的影响，相关实验结果如图1所示（无关 变量相同且适宜)。回答下列问题： 35 02320 5 10 5 0 10 30507090 土壤相对含水量/% 110 图1 (1)水分进入刺莓苔根细胞的方式有 (2)除了图1所示实验，该科研人员还要在 条件下，测量各组的 ,才能达到实验的最终目的。 (3)据图1分析，刺莓苔在不同含水量的土 壤中生长快慢的规律是 ;据此，给大规模种植刺莓苔的花 农提一个合理的建议： (4)该科研人员为了进一步研究土壤中含 水量达到90%时，刺莓苔净光合速率降低 与叶片色素含量的关系进行了实验，结果 如图2所示。 60 ☐实验组 对照组 15 处理时间/d 图2 ①实验期间，在栽培的第5、10和15天， 每组分别摘取植株的相同部位的叶片并 用 (填试剂)提取色素，然后 利用分光光度计测定色素吸光值。 ②该实验的结论是生物学·SWX 片上浮时间延长，该现象只能说明适当提高温度会导 致净光合速率下降，不能表明提高后的温度已超过总 光合作用的最适温度，D错误。 6.AC【解析】光照强度为b时，甲已达到最大光合速 率，限制其光合作用的因素是CO2浓度，而乙的光合 速率随光照强度增加而增强，所以限制乙光合作用的 因素是光照强度，A错误；在光照强度为b时，植物甲 的净光合速率与植物乙的相同，二者呼吸速率差值为 一1，因此两种植物固定的CO2量的差值是-1，B正 确；同等光照强度下植物甲、乙光合速率不同的根本 原因是遗传物质不同，C错误：甲植物在缺镁的环境 中生长一段时间后，因叶绿素含量减少，导致其光合 速率降低，而呼吸速率不变，所以只有增强光照强度 才能使光合速率与呼吸速率相等，即光补偿点向右移 动，由于其光合速率降低，达到最大光合速率时需要 的光照强度会降低，故光饱和点向左移动，D正确。 只方法技巧 多因素对光合作用强度的影响 高光强 0 中光强 200 低光强 10℃ 0 Q光照强度 Q温度 高C02浓度 架 十中C02浓度 低C02浓度 OP 2光照强度 (1)综合分析以上三图，可知：在P点之前，限制光 合速率的因素为横坐标所表示的因素，随着其不断 增大，光合速率不断提高。 (2)在Q点之后，若想提高光合速率，可适当提高除 横坐标之外的其他因素。 7.(11分，除标注外，每空2分) (1)探究弱光和荫蔽锻炼对大豆光合作用（叶绿素含 量和净光合速率等相关指标)的影响 (2)叶黄素、胡萝卜素蓝紫 (3)植物经“荫蔽锻炼”，恢复了叶绿素a的含量，提高 了叶绿素b的含量，进而提高净光合速率 (4)不能(1分)不确定正常光照和荫蔽环境下大豆 的叶片数目是否相同（合理即可） 【解析】(1)分析表格可知，本实验分为3组，第一组 为对照组，第二组和第三组分别是进行了弱光逆境和 荫蔽锻炼处理，因变量是大豆叶片叶绿素a、b含量、 净光合速率等，故该实验的目的是探究弱光逆境和荫 蔽锻炼对大豆光合作用（叶绿素含量和净光合速率等 相关指标)的影响。 (2)光合色素主要有叶黄素、胡萝卜素、叶绿素a、叶 绿素b;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。 ·23 参考答案及解析 (3)根据表中实验数据，与持续照光相比，荫蔽锻炼处 理下，植物叶片的叶绿素a含量变化不大，但叶绿素 b含量增加，结合第二组弱光逆境处理可知，荫蔽锻 炼处理使叶片中叶绿素a的含量得到恢复，叶绿素b 含量增加，说明荫蔽锻炼使植物产生“抗逆境记忆”的 机理是恢复了叶绿素a的含量，还显著提高了叶绿素 b的含量，进而提高净光合速率。 (4)叶片数量也能影响植物的光合作用，不确定正常 光照和荫蔽环境下大豆的叶片数目是否相同，因此不 能推出荫蔽环境下的大豆产量一定高于正常组。 8.(11分，除标注外，每空1分) (1)基质CATP和NADPH中活跃的化学能转 化为有机物(CHO)中稳定的化学能(2分) (2)光照强度CO2浓度曲线①光照强度高，光反 应速率快，可产生更多的ATP和NADPH,使暗反应 速率加快，光合速率高(2分) (3)用C标记CO2,分别将S植株与WT植株置于 相同的饱和光照和适宜“CO2浓度条件下，定时检测 Ca放射性强度，比较S植株与WT植株的Ca生成速 率(3分) 【解析】(1)Rubisco是光合作用暗反应中的关键酶， 暗反应的场所是叶绿体基质，因此Rubisco在叶绿体 基质中催化C:与CO2结合生成C3。在C3的还原过 程中需要ATP和NADPH提供能量，部分产物经过 一系列反应形成(CHO),这一过程中能量转换是 ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物 (CH2O)中稳定的化学能。 (2)曲线①②的自变量是有无补光（光照强度），曲线 ②③的自变量是有无转入Rubisco基因(Rubisco的 含量)。据图分析，当胞间CO2浓度低于B点时，曲 线②高于③，是因为②中Rubisco的含量多，固定 CO2的能力强，当胞间CO2浓度高于B点时，曲线② 与③重合，说明Rubisco的量已经不是限制光合速率 的因素，而曲线①的光合速率高于曲线②③，曲线① 有较高的光照强度，因此曲线②与③重合是由于光照 强度不足。曲线①的光照强度高于②，但是A点之 前曲线①和②重合，此时最主要的限制因素是CO2 浓度。胞间CO2浓度为300mol·mol厂时，曲线① 比②的光合速率高的具体原因是曲线①光照强度高， 光反应速率快，可产生更多的ATP和NADPH,使暗 反应速率加快，光合速率高。 (3)略。 小练15光合作用的经典实验及 光合速率和呼吸速率的测定 1,C【解析】希尔反应是离体的叶绿体（悬浮液中有 H2O,没有CO2)在光照条件下发生水的光解、产生 参考答案及解析 氧气，希尔反应中有H2O,没有合成糖的另一种必 需原料—CO2,说明水的光解和糖的合成不是同 一个化学反应，A正确；阿尔农发现光合作用中叶绿 体合成ATP总是与水的光解相伴随，B正确：鲁宾 和卡门用稳定同位素18O分别标记H2O和CO2,C 错误：恩格尔曼实验中用极细的光束照射水绵，发现 好氧细菌集中分布在叶绿体的照光部位，直接证明 了叶绿体吸收光能用于光合作用放氧，将装置放在 光下，好氧细菌分布在叶绿体所有受光的部位，可排 除好氧细菌由于具有趋光性而集中在极细光束照射 部位，D正确。 2.D【解析】据图分析，甲、乙、丙分别为叶绿素b、类 胡萝卜素、叶绿素a。类胡萝卜素在层析液中溶解度 最大，因而上升的距离最大，Rf值最大；其次为叶绿 素a,再次为叶绿素b,所以Rf值由大到小依次为乙、 丙、甲。故选D。 3.C【解析】装置1中，NaOH会吸收容器中CO2,在 黑暗条件下测定植物吸收O2的量代表有氧呼吸强 度，有氧呼吸消耗O2,导致容器内气体体积减小，故 适宜温度条件下红色液滴左移，A正确：由分析可知 装置1中液滴会左移，若装置1和2中液滴的移动方 向相反，则装置2中的液滴右移，说明植物光合作用 强度大于呼吸作用强度，植物能正常生长，B正确；装 置1、2测定的液滴移动结果分别是植物的呼吸速率 和净光合速率，为了排除环境因素（如气压或温度等 改变)对装置气体的影响，两组装置均需要设置对照 实验，即用等量死亡的绿色植物分别进行上述实验， 根据液滴移动距离对原实验结果进行校正，校正后的 两组结果之和是植物总光合速率，C错误：在不同条 件下植物的净光合速率可能大于、等于或小于0，所 以装置2的液滴移动方向可能右移、不动或左移，当 液滴左移时但移动距离小于装置1的距离，说明植物 进行光合作用，植物叶绿体能产生NADPH和ATP, D正确。 名师提醒净光合作用与植物体的生长 在植物体中，只有部分细胞可以进行光合作用，但 :所有细胞都要进行呼吸作用，只有该植物体的总光合 作用大于该植物体的总呼吸作用时，才代表植物体能 够正常生长。 4.C【解析】希尔的实验中将叶绿体离体进行实验，可 排除呼吸作用对实验的干扰，A正确：美国几位科学 家用水和碳酸氢盐进行光合作用的实验，其中碳酸氢 盐可为小球藻提供二氧化碳，B正确；希尔的实验说 明光合作用释放的氧气中的氧原子不来自二氧化碳， 但不能证明仅来自水，C错误；题图中三组释放的O2 中O的比例与水中O的比例接近，而与碳酸氢盐 ·24 生物学·SWX 中8。的比例明显不同，可证明光合作用产生的O2 来自H2O,而不是CO2,D正确。 5.ABC【解析】卡尔文等以同位素标记的“CO2为光 合作用的原料，给予小球藻充足的光照，每隔一定时 间取样并用一定的方法测定被“C标记的化合物出 现时间的先后，推测暗反应的过程，所以该实验的自 变量是照光时间，因变量是“C标记的化合物出现的 先后顺序，A正确：将样品立即加入到煮沸的甲醇中 其目的是杀死细胞使酶失活，使光合作用停止，同时 甲醇可提取带“C标记的化合物，B正确；放盛水玻璃 柱的目的是吸收灯光照射的热量，排除光照引起的温 度变化对实验的影响，C正确；双向纸层析原理是将 第一次层析重叠或距离较近的物质通过第二次层析 彻底分离，并不是按照生成物的先后顺序进行分离 的，D错误。 6.AD【解析】图甲和图乙实验都是实验组，两者为对 比实验，自变量是有无氧气，检测B中有无酒精生成 可用酸性重铬酸钾溶液，A错误；图甲中NaOH的作 用是吸收空气中的CO2,B正确：图乙B瓶先封口放 置一段时间的目的是消耗瓶中的O2以形成无氧环 境，C正确：若丙装置放在适宜光下一段时间，植物进 行光合作用产生的氧气多于呼吸作用消耗的，缓冲液 提供二氧化碳，所以有色液滴会向右移动，D错误。 7.(11分，除标注外，每空2分) (1)NADP+(1分) (2)在光能量相同的前提下，闪光照射时使光下产生 的ATP和NADPH能够及时利用与再生，从而提高 了光合作用中CO2的同化量，提高了光合作用效率 (3)控制反应时间，终止小球藻中4CO2的转移过程， 分析其产物延长光照时间，分别在不同光照时间后 杀死小球藻，分析其放射性物质出现的种类和顺序 (4)停止CO2供应（或“降低CO2浓度”） (5)A(1分)ATP和NADPH(1分) 【解析】(1)铁盐作为氧化剂，在其中发挥的作用相当 于NADP. (2)在光能量相同的前提下，与一直光照相比，闪光照 射时使光下产生的ATP和NADPH能够及时利用与 再生，从而提高了暗反应，提高了光合作用效率。 (3)杀死小球藻是为了控制反应时间，终止小球藻 中“CO2的转移过程，分析含1C产物：想要探究CO 中碳元素的全部转移途径，可以再不断延长光照时 间，分别在不同光照时间后杀死小球藻，分析其放射 性物质出现的种类和顺序，通过结果进行分析。 (4)据题干信息可知，要使C:的含量快速升高，可通 过停止CO2供应（降低CO2浓度）来实现。 (5)光照直接影响光反应，而光反应能为暗反应提供 ATP和NADPH,停止光照后，光反应提供的ATP 生物学·SWX 和NADPH减少，影响C3的还原，导致C含量升高， 而C;含量降低，即图中的A。 8.(11分，除标注外，每空2分) (1)自由扩散和协助扩散 (2)黑暗（且其他条件与图1所示实验相同）(1分) 呼吸速率(1分) (3)含水量达到70%之前，随着土壤含水量增大，生 长速率逐渐加快；含水量达到70%之后，随着土壤含 水量增大，生长速率逐渐减慢（合理即可）栽种刺莓 苔的土壤含水量应保持在70%左右 (4)①无水乙醇(1分) ②含水量达到90%会导致叶片色素含量下降，从而 导致净光合速率下降 【解析】(1)水分进入刺莓苔根细胞的方式有自由扩 散和通过水通道蛋白的协助扩散两种类型。 (2)本实验目的最终是探究土壤含水量对刺莓苔总光 合速率的影响，而图1测得的是净光合速率，还需在 黑暗条件下测量呼吸速率，每组的净光合速率和呼吸 速率之和，即该组的总光合速率。 (3)图1的自变量是土壤含水量，因变量是净光合速 率，从图1中信息可知，含水量达到70%之前，随着 土壤含水量增大，净光合速率增大，生长速率逐渐加 快：含水量达到70%之后，随着土壤含水量增大，生 长速率逐渐减慢，据此给大规模种植刺莓苔的花农提 出的合理建议是栽种刺莓苔的土壤含水量应保持在 70%左右。 (4)①光合色素易溶于有机溶剂，可用无水乙醇进行 提取。 ②据图2实验结果可知，相同时间摘取的两组叶片 中，含水量为90%的土壤中，植株叶片的色素含量均 低于对照组（含水量为70，），说明土壤中含水量过 高会导致叶片色素含量降低，从而导致植物的净光合 速率下降。 小练16有丝分裂与减数分裂 1,C【解析】进行连续分裂的细胞才具有细胞周期，即 从上一次分裂完成到下一次分裂完成为一个细胞周 期，进行有丝分裂的细胞具有细胞周期，进行减数分 裂的细胞无细胞周期，A错误；分裂间期为分裂期进 行活跃的物质准备，完成DNA分子的复制和有关蛋 白质的合成，蛋白质的合成在细胞质的核糖体上进 行，B错误；分裂期以染色体的形式存在且呈高度螺 旋状态，不能进行复制和转录，C正确：动物细胞的有 丝分裂和减数分裂过程均有纺锤体的形成，且减数分 裂是一种特殊的有丝分裂，故在动物细胞内中心体均 参与有丝分裂和减数分裂过程中纺锤体的形成，D 错误。 ·25 参考答案及解析 2.D【解析】根据细胞大小，染色体的形态、位置和数 目可判断A细胞为减数分裂工前期，B细胞为同源染 色体联会形成的四分体时期，C细胞为减数分裂I中 期，D细胞为减数分裂I后期，E细胞为减数分裂Ⅱ 前期，染色体杂乱的分布在细胞内，F细胞为减数分 裂Ⅱ末期，A错误：E细胞为减数分裂Ⅱ前期，此时细 胞内染色体数目是水稻体细胞的一半，核DNA数与 水稻体细胞相同，B错误；B细胞中有12个四分体，C 错误：因为水的比热容较大，水温不易改变，气温降低 时灌深水后稻田温度不会降低太多，D正确。 3.A【解析】图1中①染色体正移向细胞两极，是有丝 分裂后期：②染色体排列在细胞中央，是有丝分裂中 期；③染色体逐渐变成染色质，出现新核膜，是有丝分 裂末期；④是有丝分裂前期，⑤是细胞分裂间期，此时 细胞内核糖体代谢活跃：图2中甲时期细胞中染色体 组数为2，每条染色体上DNA分子数为1，故甲可对 应图1中③和⑤时期的细胞，A正确；乙时期细胞中 染色体组数和每条染色体上DNA分子数均为2，说 明该细胞为有丝分裂的前、中期细胞，故乙对应图1 中②和④时期的细胞，洋葱是高等植物，无中心体，B 错误；丙时期细胞中染色体组数为4，而每条染色体 上DNA分子数为1，说明丙为有丝分裂后期细胞，对 应图1中①时期细胞，该细胞由于着丝粒分裂使染色 体数目加倍，但DNA数目不变，C错误；蛋白质是生 命活动的主要承担者，各时期细胞中均有蛋白质的合 成，D错误。 4.D【解析】图甲细胞处于减数分裂Ⅱ，图中A和a基 因同时出现在一条染色体上，原因可能是发生了基因 突变，A正确：图甲处于减数分裂Ⅱ，染色体数为n, 核DNA数为2，在图乙中无对应的点，B正确；图乙 b→e时期中发生DNA复制，此过程DNA聚合酶活 性非常高，C正确；e→f处于有丝分裂后期，不会发生 同源染色体的分离，D错误。 5.A【解析】据图分析，①处于有丝分裂中期，②处于 有丝分裂前期，③处于有丝分裂后期，A处于有丝分 裂前期，B处于有丝分裂中期，C处于有丝分裂前的 间期，D处于有丝分裂后期，E处于有丝分裂末期，动 植物细胞有丝分裂不同的关键时期：前期纺锤体的形 成方式和末期细胞分裂方式，A错误；观察细胞分裂 的最佳时期是中期，此时染色体形态、数目清晰可见， B正确；存在染色单体的细胞包括前、中期细胞，C正 确：图2按一个细胞周期的时序，合理的顺序是C→A →B→D→E,D正确。