第4单元 第13课时 光合作用的影响因素及其应用(教师用书Word)-【高考领航】2027年高考生物大一轮复习学案

该高中生物学高考复习讲义聚焦光合作用的影响因素及其实验探究核心考点，紧扣课标“能量转换与储存”要求，以“实验原理→影响因素→生产应用”为逻辑主线，通过问题引导梳理变量控制、曲线分析等方法，结合2025年多省高考真题训练，构建系统性复习框架。 讲义突出科学思维与探究实践融合，如设计叶圆片上浮实验分析光照强度对光合速率的影响，总结光补偿点/饱和点移动规律（如缺Mg时补偿点右移），设置基础诊断、考向精练、真题拓展分层练习，帮助学生建立“实验-原理-应用”思维链，提升应考能力，为教师把控复习节奏提供精准指导。

第13课时　光合作用的影响因素及其应用 课标 要求 说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。 考情 分析 考点 考题统计 考频等级 1.活动：探究环境因素对光合作用强度的影响 2025·河北卷，5；2025·安徽卷，2；2024·北京卷，4 中频 2.光合作用的影响因素及其应用 2025·新课标卷，2；2025·甘肃卷，17；2025·山东卷，21；2025·陕晋宁青卷，17；2025·四川卷，16；2025·河南卷，17；2025·广东卷，18；2025·重庆卷，16；2025·湖南卷，17 高频 考点一　活动：探究环境因素对光合作用强度的影响 问题1 影响光合作用强度的因素有哪些？ 1.光合作用强度 (1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 (2)表示方法：用一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。 2．影响光合作用强度的因素 问题2 探究光照强度对光合作用强度影响的原理是什么？怎样进行实验操作和实验分析？ 1.实验原理 (1)抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中下沉，光照下叶片进行光合作用产生氧气，充满细胞间隙，叶片又会上浮。 (2)光合作用越强，单位时间内圆形小叶片上浮的数量越多。 2．实验中的变量分析 自变量 不同光照强度 控制自变量 调节光源与烧杯的距离进行控制 因变量 光合作用强度 检测因变量 同一时间段内叶片浮起的数量 对无关变量进行控制 叶片大小、溶液的量等保持一致 3.实验流程 想一想：在该实验中，若改用普通灯泡(钨丝)作为光源，应注意什么？怎样改进？ 提示：若改用普通灯泡作为光源应注意灯泡发热造成的温度变化对实验的影响，应在灯泡和烧杯之间加一玻璃水柱进行隔温处理。 4．实验结果和结论 (1)实验结果：光照越强，单位时间内烧杯中圆形小叶片浮起的数量越多。 (2)实验结论：一定范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用强度不断增强。 [诊断辨析] (1)对叶片抽气处理后，转到富含CO2的清水中，探究不同光照下的光合作用强度。(2025·河北卷)(√) (2)在探究光照强度对光合作用强度的影响中，增加光照强度或温度，都能明显缩短叶圆片上浮至液面所用的时间。(必修1 P105探究·实践)(×) 提示：不一定；要看是否调整到适宜光照强度或温度。 (3)为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入质量分数为1%～2%的NaHCO3溶液中。(必修1 P105探究·实践)(√) 考向　探究环境因素对光合作用强度的影响 1．(2026·河南新乡模拟)如图所示装置可用来探究光照强度对光合作用强度的影响。根据该图的材料及设置，下列说法错误的是(　　) A．叶圆片上浮说明叶肉细胞的光合作用强度等于呼吸作用强度 B．实验前将各叶圆片内的气体排出，其目的是排除原有气体对实验结果的干扰 C．最直接的净光合速率观测指标是相同时间内叶圆片上浮数量 D．此装置也可以用于探究CO2浓度对光合作用强度的影响 解析：A　叶圆片上浮说明叶肉细胞的光合作用强度大于呼吸作用强度，A错误；实验前将各叶圆片内的气体排出，目的是排除原有气体对实验结果造成的干扰，B正确；可以通过观察相同时间内叶圆片上浮数量来直接反映净光合速率，C正确；此装置可以通过设置不同的CO2浓度，探究CO2浓度对光合作用强度的影响，D正确。 2．(2026·贵州六盘水模拟)用打孔器在某植物的叶片上打出多个叶圆片并用气泵抽出叶圆片内气体直至沉底，然后将等量的叶圆片分别转至含有等浓度的NaHCO3溶液的多个培养皿中，然后给予一定的光照，在相同且适宜的条件下，测量不同温度下的叶圆片全部上浮至液面所用的平均时间，如图所示。下列说法正确的是(　　) A．据图可知，随温度升高叶圆片光合速率逐渐增大 B．叶圆片上浮至液面的时间由光合作用释放氧气速率的相对大小决定 C．图中B点和C点对应的温度下光合作用有关酶的活性大小相等 D．增加NaHCO3浓度，各温度下叶圆片上浮至液面的时间会缩短 解析：B　随温度升高，叶圆片全部上浮至液面所用的平均时间先减小后增大，故叶圆片光合速率先逐渐增大后逐渐减小，A错误；叶圆片上浮至液面的时间由光合作用释放氧气速率的相对大小决定，即净光合速率大小，B正确；B点和C点是净光合速率相等，但对应的温度不同，由于温度变化会影响呼吸酶的活性，对应的温度下光合作用有关酶的活性大小不一定相等，C错误；光合速率会受CO2浓度的限制，另外NaHCO3浓度过高会使叶片细胞失水影响光合作用，此时若已经达到CO2饱和状态，则增加NaHCO3浓度，各温度下叶圆片上浮至液面的时间不一定会缩短，D错误。 考点二　光合作用的影响因素及其应用 问题1 影响光合作用的内部因素有哪些？它们是怎样影响的？ 1.植物自身的遗传特性(如植物品种不同)，以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。 2．植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 3．叶面积指数 问题2 影响光合作用强度的外部因素有哪些？它们是怎样影响的？各有怎样的应用价值？ 1.单因子变量对光合作用强度影响的曲线分析 (1)光照强度 (2)CO2浓度 (3)温度 (4)水分→影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内 (5)矿质元素 2．多因子对光合速率的影响 [诊断辨析] (1)延长光照时间能够提高光合作用强度。(必修1 P105正文)(×) 提示：光合作用强度强调的是植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 (2)生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合速率未随之增加，主要是光反应受到限制。(必修1 P105正文拓展)(√) (3)作物合理间作套种，可充分利用光能，提高单位面积产量。(必修1 P105正文拓展)(√) (4)在大棚内多施农家肥有利于提高作物的产量，是因为农家肥可以为植物提供大量有机物和CO2。(必修1 P105正文拓展)(×) 提示：农家肥被微生物分解可以为植物提供大量无机盐和CO2。 深度分析光合作用强度的影响因素 下图为光照强度与CO2吸收量关系的坐标图，当光合作用相关因素改变后，回答a、b、c点的移动问题： (1)若植物体缺Mg，则对应的b点将向右移动，判断的依据是b点表示光补偿点，此时光合速率＝呼吸速率。若植物体缺Mg，叶绿素含量降低，光合速率下降，需要更强光照条件，才能使光合速率＝呼吸速率，故b点右移。 (2)已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25 ℃和30 ℃，则温度由25 ℃上升到30 ℃时，对应的a点将下移，b点将右移，判断的依据是温度由25_℃上升到30_℃时，呼吸速率上升，故a点下移；呼吸速率上升，光合速率下降，要让光合速率＝呼吸速率，需要更强光照，故b点右移。 (3)若原曲线代表阳生植物，则阴生植物对应的a点、b点、c点将分别向上移、左移、左移。 (4)若实验时将光照由白光改为蓝光(光照强度不变)，则b点将向左移，判断的依据是植物光合作用最有效的光是红光和蓝紫光，若实验时将光照由白光改为蓝光(光照强度不变)，光合速率上升，要让光合速率＝呼吸速率，需要较弱光照即可，故b点将向左移。 [归纳提升]　结合坐标曲线分析光(CO2)补偿点、饱和点的移动问题 (1)A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点下移；反之，A点上移。 (2)B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变) B点(补偿点) C点(饱和点) 适当增大CO2 浓度(光照强度) 左移 右移 适当减小CO2 浓度(光照强度) 右移 左移 土壤缺Mg2+ 右移 左移 注意：细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。 (3)D点：代表最大光合速率，当增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。 考向1　光合作用的影响因素及其应用分析 1．(2026·河南新乡模拟)红松(阳生)和人参(阴生)均为我国北方地区的植物。如图为两种植物在温度、水分均适宜的条件下，光合速率与呼吸速率的比值(P/R)随光照强度变化的曲线图。下列叙述错误的是(　　) A．当光照强度为a时，持续光照一昼夜后人参干重不会增加 B．光照强度大于d时，可能是温度限制了红松P/R值的增大 C．若适当增施含镁的肥料，一段时间后人参的a点左移 D．光照强度为c时，红松和人参的光合速率有可能不同 解析：B　光照强度为a时，对于人参而言，光合速率与呼吸速率的比值(P/R)为1，即光合速率等于呼吸速率，没有有机物的净积累，因此，持续光照一昼夜后人参干重不会增加，A正确；光照强度在d点时，红松P/R值达到最大，此后随着光照强度的增加，光合速率也不再增加，则此时限制光合速率的因素是光照强度以外的其他因素，如CO2浓度(非温度，因已是最适温度)，B错误；镁是合成叶绿素的原料，适当增施含镁的肥料，会增加人参叶肉细胞中叶绿素的含量，进而促进光反应，提高光合速率，则在较低的光照强度下就可达到与呼吸速率相等的状态，即一段时间后人参的a点左移，C正确；光照强度为c时，红松和人参的P/R相等，由于红松是阳生植物，而人参为阴生植物，因此二者的呼吸速率有差别，进而可推测二者的光合速率有可能不同，D正确。 2．(2025·四川卷，16节选)在温室中种植番茄，光照强度和CO2浓度是制约产量的主要因素。某地冬季温室的平均光照强度约为200 μmol·m-2·s-1，CO2浓度约为400 μmol·mol-1。为提高温室番茄产量，有人测定了补充光照和CO2后番茄植株相关生理指标，结果见下表。回答下列问题： 组别 光照强度 /(μmol· m-2·s-1) CO2浓度 /(μmol· mol-1) 净光合速率 /(μmol· m-2·s-1) 气孔导度/ (mol·m-2 ·s-1) 叶绿素 含量/ (mg·g-1) 对照 200 400 7.5 0.08 42.8 甲 400 400 14.0 0.15 59.1 乙 200 800 10.0 0.08 55.3 丙 400 800 17.5 0.13 65.0 注：气孔导度和气孔开放程度呈正相关。 (1)色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，为减少类胡萝卜素的干扰，应选择__________(填“蓝紫光”或“红光”)来测定叶绿素含量。 (2)与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的____________________，从而提高了净光合速率。与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是_______________________。 (3)根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择____________________________，依据是_______________________。 解析：(1)色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，光合作用中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。为减少类胡萝卜素的干扰，应选择红光来测定叶绿素含量。(2)与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的ATP和NADPH，从而提高了净光合速率。甲组和丙组的光照强度相同，丙组的CO2浓度是甲的二倍，与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是补充的CO2更多。(3)根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大，故若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择光照强度加倍。 答案：(1)红光　(2)ATP和NADPH　补充的CO2更多　(3)光照强度加倍　与CO2浓度加倍相比，光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大 考向2　光(CO2)饱和点与补偿点在生产实践中的应用 3．(2026·山东枣庄模拟)某实验小组为探究不同遮阴条件及施肥处理对某植物幼苗光饱和点(光合速率达到最大时的光照强度)和光补偿点(净光合速率为零时的光照强度)的影响，选用生长状况等相同的幼苗设置了1层遮阳网遮阴组(W1)、2层遮阳网遮阴组(W2)、1层遮阳网遮阴＋施肥组(W3)和全光照未施肥对照组(CK)，一段时间后测得各组幼苗的光合特性如下表所示。下列说法正确的是(　　) 处理 光饱和点/ (μmol·m-2·s-1) 光补偿点/ (μmol·m-2·s-1) W1 783.75 11.91 W2 947.51 8.96 W3 1622.67 11.92 CK 1689.25 14.23 A．该植物幼苗处于光补偿点时，叶肉细胞内合成ATP的场所只有线粒体和细胞质基质 B．在W2组净光合速率为0的光照条件下，如果去掉1层遮阳网则幼苗的干重会降低 C．该实验表明对该植物幼苗遮阴能提高光饱和点和降低光补偿点 D．任何条件下进行施肥都能够提高该植物幼苗对光能的利用率 解析：B　处于光补偿点对应条件下时，植物的净光合速率为零，叶肉细胞内合成ATP的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质，A错误；由表中数据可知，W2(2层遮阳网)组幼苗的光补偿点低于W1(1层遮阳网)组幼苗的，在W2组净光合速率为0的光照条件下，如果去掉1层遮阳网，此时的光照强度低于光补偿点，净光合速率小于零，则幼苗的干重会降低，B正确；据表分析，与CK相比，W1和W2组的光饱和点和光补偿点都降低，故该实验不能表明对该植物幼苗遮阴能提高光饱和点和降低光补偿点，C错误；分析W3组与W1组的数据，W3组的光饱和点明显高于W1组的，因此施肥会提高该植物幼苗对光能的利用率，但不能得出任何条件下进行施肥都能够提高该植物幼苗对光能的利用率的结论，D错误。 4．(2026·广东汕头模拟)光补偿点是指光合速率等于呼吸速率时的光照强度，光饱和点是指达到最大光合速率所需的最小光照强度。在温度适宜且CO2充足的条件下，测得甲、乙两种植物的光补偿点分别为E1和E2，且E1小于E2；甲、乙两种植物的光饱和点分别为E3和E4，且E3小于E4。下列叙述错误的是(　　) A．光照强度低于E4时，限制植物乙光合速率的环境因素主要是光照强度 B．若将甲、乙两种植物转移到缺镁条件下培养，二者的光补偿点均变大 C．若持续保持光照强度为E1，则植物甲停止生长，植物乙能正常生长 D．与E3相比，光照强度为E4时，植物乙叶绿体中C3还原速率更快 解析：C　植物乙的光饱和点为E4，光照强度低于E4时，限制植物乙光合速率的环境因素主要是光照强度，A正确；镁是合成叶绿素的原料，若将甲、乙两种植物转移到缺镁条件下培养，叶绿素不能合成，光合作用减弱，要想光合作用等于呼吸作用，需要增大光照强度，因此二者的光补偿点均变大，B正确；植物甲的光补偿点为E1、光饱和点为E3，植物乙的光补偿点为E2、光饱和点为E4，且E1小于E2，若持续保持光照强度为E1，则植物甲的光合速率等于呼吸速率停止生长，植物乙呼吸速率大于光合速率不能生长，C错误；植物乙的光饱和点为E4，E3小于E4，与E3相比，光照强度为E4时，光照增强，植物乙叶绿体中的光反应增强，ATP和NADPH更多，植物乙叶绿体中C3还原速率更快，D正确。 [题后归纳]　光饱和点与光补偿点的应用分析 (1)光饱和点代表植物在一定条件下的最大光合作用能力。在一定条件下，光饱和点越大，表示植物的光合作用能力越强。 (2)光补偿点表示植物在一定条件下开始生长(积累有机物)的临界值，高于光补偿点，植物开始生长；低于光补偿点，植物会净消耗有机物。光补偿点低，说明植物在较弱光照或低CO2浓度下就能生长。 (3)通常，阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物的低，由此可以区分判断阴生植物和阳生植物。 角度1　考查探究环境因素对光合作用强度的影响 1．[(2025·安徽卷，2)链接必修1 P105探究·实践]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 解析：C　叶片上的叶脉与叶肉组织相差较大，叶圆片作为实验对象，其大小、组织结构为无关变量，应尽可能保证相同且适宜，所以用打孔器打出叶圆片时，应避开大的叶脉，A正确；调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，是通过调节光照强度控制自变量，来进行对比实验，B正确；化学传感器监测光照时O2浓度变化，可计算出净光合作用强度，但不清楚叶圆片的呼吸作用强度，所以无法计算出实际光合作用强度，C错误；若实验是通过调节光源与烧杯之间的距离控制光照强度，由于烧杯本身具有一定的宽度，会使同一烧杯中不同叶圆片接受的光照强度不同，相同时间产生的O2量不同，导致同一烧杯中不同叶圆片浮起的快慢不同，D正确。 2．[(2024·北京卷，4)链接必修1 P105探究·实践]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 解析：A　CO2浓度是限制题图中氧气最大释放速率X的主要因素，所以增加叶片周围环境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；将叶片放在较低温度下，光合速率会下降，氧气释放速率的最大值不会提高，B不符合题意；题图中氧气最大释放速率X不受光照强度的制约，所以改变光的颜色和移动冷光源缩短与叶片的距离，均不会提高氧气释放速率的最大值，C、D不符合题意。 角度2　考查影响光合作用强度的因素及其应用 3．[(2025·甘肃卷，17)链接必修1 P99正文，选择性必修1 P106正文]波长为400～700 nm的光属于光合有效辐射(PAR)，其中400～500 nm为蓝光(B)，600～700 nm为红光(R)。远红光(700～750 nm，FR)通常不能用于植物光合作用，但可作为信号调节植物的生长发育。研究者测定了某高大作物冠层中A(高)和B(低)两个位置的PAR、红光/远红光比例(R/FR)和叶片指标(厚度、叶绿素含量、线粒体暗呼吸)，并分析了施氮肥对以上指标的影响，结果如下表。回答下列问题： 冠层位置 PAR R/FR 叶片厚度 /μm 叶绿素含量/(μg·g-1) 线粒体 暗呼吸 A B A(施氮肥) B(施氮肥) 0.90 0．20 0．70 0．02 3.40 0．29 1．75 0．01 160 100 150 — 0.15 0．20 0．28 — 1.08 1．08 1．08 — (1)植物叶片中______________可吸收红光用于光合作用，______________可吸收少量的红光和远红光作为光信号，导致B位置PAR和R/FR较A位置低；______________虽不能吸收红光，但可吸收蓝光，也可使B位置PAR降低。 (2)由表中数据可知，施氮肥____________(填“提高”或“降低”)了冠层叶片对太阳光的吸收，其可能的原因是____________________。 (3)光补偿点是指光合作用中吸收的CO2与呼吸作用中释放的CO2相等时的光照强度。研究者分析了冠层A、B处的叶片(未施氮肥)在不同光照强度下的净光合作用速率(如图)，发现冠层______________位置的叶片具有较高的光补偿点，由表中数据可知其主要原因是______________________。 解析：(1)叶绿素(主要是叶绿素a和叶绿素b)是光合作用中的主要色素，能吸收红光(600～700 nm)用于光反应。光敏色素是一种光受体蛋白，能吸收红光(R，600～700 nm)和远红光(FR，700～750 nm)，并通过构象变化传递光信号，调节植物生长发育。在冠层中，B位置(低处)的R/FR较低，这是因为上层叶片吸收了更多红光，导致下层红光减少、远红光相对增多，从而降低了R/FR比例。类胡萝卜素(如β-胡萝卜素、叶黄素)主要吸收蓝光(400～500 nm)，不吸收红光；在冠层中，上层叶片的类胡萝卜素吸收蓝光，减少了透射到下层的蓝光，导致B位置PAR降低。(2)由表中数据可知，施氮肥提高了冠层叶片对太阳光的吸收，其可能的原因是施氮肥促进了叶绿素合成和叶片生长，增加了叶片的光捕获能力，导致冠层整体吸光增强，透射到下层的PAR减少。(3)据表可知，B处光合有效辐射、红光/远红光比例远低于A处，光合作用主要利用红光和蓝紫光，远红光(700～750 nm，FR)通常不能用于植物光合作用，故B处需要较强光照才能达到光补偿点。 答案：(1)叶绿素　光敏色素　类胡萝卜素　(2)提高　施氮肥促进了叶绿素合成和叶片生长，增加了叶片的光捕获能力，导致冠层整体吸光增强，透射到下层的PAR减少　(3)B　B处光合有效辐射、红光/远红光比例远低于A处，光合作用主要利用红光和蓝紫光，远红光(700～750 nm，FR)通常不能用于植物光合作用，故B处需要较强光照才能达到光补偿点 学科网（北京）股份有限公司 $