5.4光合作用与能量转化练习题2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

**基本信息** 以光合作用核心概念为基础，通过基础辨析、综合分析、拓展探究三层梯度设计，实现从单一知识点到跨情境应用的巩固路径，培养科学思维与探究实践能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|光合色素、光反应场所等核心概念|选择题1-3考查色素组成、光补偿点计算等，直接对接教材基础考点| |进阶层|光反应与暗反应联动、环境因子影响|选择题4-6结合实验数据分析光合速率限制因素，填空题9-10探究CO₂与光照交互作用，培养数据分析能力| |拓展层|实验创新与实际应用|选择题7-8涉及色素分离实验改进，填空题11联系高产水稻培育，体现生命观念与社会责任|

2026-2027学年高中生物人教版必修一5.4光合作用与能量转化 模拟练习题 一、选择题 1 .  科研人员研究夏季高温胁迫对水稻光合的影响：高温会导致叶绿体类囊体薄膜松散破损，光合色素降解速率加快；同时高温使暗反应关键酶 Rubisco 活性大幅下降，CO2固定效率降低。适度增施镁肥可缓解高温对光合系统的损伤，提升耐热性。下列分析正确的是（        ） A．镁是构成所有光合色素的核心元素 B．高温胁迫下光反应、暗反应均受到显著抑制 C．类囊体破损会直接阻碍 CO2的固定过程 D．增施镁肥可无限提升高温下的净光合速率 2 . 科研人员测定某植物在不同光照强度下的气体交换速率，结果如下表（已知呼吸速率恒定）。下列分析错误的是（　　） 光照强度/klx 0 2 4 6 8 净光合速率（相对值） -4 -1 2 4 4 A．该植物呼吸速率为4（相对值） B．光补偿点介于2~4klx之间 C．6klx升至8klx，光合速率不再增加，限制因素不再是光照强度 D．光照强度为4klx时，植物整株有机物积累量为0 3 . 珙桐是我国特有的珍稀濒危植物，夏季叶片浓绿，具有重要科研与观赏价值。某同学利用纸层析法进行珙桐绿叶中色素的提取和分离实验。下列叙述正确的是（       ） A．选择新鲜的珙桐绿叶进行烘干处理后提取色素 B．提取色素时加入碳酸钙可防止类胡萝卜素被破坏 C．画滤液细线时，需待上次画线处的滤液干燥后再重复画线 D．该实验方法可用于测定珙桐绿叶中各种色素的含量 4 . 科研人员设置梯度光照强度、温度组合处理某阴生植物，同步测定光反应速率、暗反应速率、净光合速率与呼吸速率，探究光合与呼吸的联动调控机制。下列辨析正确的是（        ） A．光合色素吸收的光能直接驱动CO2固定和C3还原过程 B．暗反应不需要光照，可在无光条件下持续稳定进行 C．净光合速率为0时，植物有机物合成量与消耗量相等 D．光照强度限制阶段，升温可显著提升植物净光合速率 5 . 某植物净光合速率随环境因子变化的测定数据如下表（呼吸速率恒定），下列叙述错误的是（        ） 组别 光照强度 CO₂浓度 净光合速率（相对值） 甲 弱光 适宜 3.2 乙 适宜 低浓度 4.1 丙 适宜 适宜 8.6 A．甲组的主要限制因素是光照强度 B．乙组的主要限制因素是CO₂浓度 C．光照和CO₂浓度共同影响光合速率 D．提升光照可无限突破CO₂浓度的限制 6 . 叶绿体的光反应过程会产生过量活性氧（ROS），ROS会攻击叶绿体类囊体膜、光合色素及光合酶，造成光合系统损伤。科研人员发现，植物体内的抗氧化酶系统（SOD、POD、CAT）可清除ROS，下表为不同光照强度下菠菜叶片ROS含量与抗氧化酶活性检测结果。下列叙述错误的是（        ） 光照条件 ROS相对含量 SOD活性 POD活性 净光合速率 弱光 低 低 低 较低 适宜光照 中 中 中 最高 强光胁迫 极高 显著升高 显著升高 显著下降 A．适宜光照下少量ROS可被抗氧化酶清除，不会造成光合损伤 B．强光下抗氧化酶活性升高属于植物的逆境适应性调节 C．强光下净光合速率下降的核心原因是暗反应酶活性彻底失活 D．ROS积累会破坏类囊体膜结构，直接抑制光反应进行 7 . 为探究十字花科植物羽衣甘蓝的叶片中所含色素种类，某兴趣小组做了如下的色素分离实验：将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样，先置于用石油醚、丙酮和苯配制成的层析液中层析分离，然后再置于蒸馏水中进行层析，过程及结果如下图所示，图中1、2、3、4、5代表不同类型的色素。分析错误的是（　　） A．色素5最可能为花青素，主要分布在液泡中 B．色素1、2、3、4难溶于水，易溶于有机溶剂，色素5易溶于水 C．色素1和2主要吸收红光和蓝紫光，色素3和4主要吸收蓝紫光 D．色素1在层析液中的溶解度最大，其颜色最可能为橙黄色 8 . 光合作用是绿色植物将光能转变为化学能的过程。下图表示光合作用的过程，其中甲和乙分别表示光合作用的两个阶段。据图判断，下列叙述正确的是（        ） A．甲反应产生的ATP可用于细胞各项生命活动 B．乙反应在无光条件下也能长时间稳定进行 C．甲反应为乙反应中C3的还原提供ATP和NADPH D．增加CO2浓度，短时间内NADPH含量会增加 二、填空题 9. 科研人员以盆栽大豆为实验材料，探究CO2浓度和光照强度对大豆净光合速率的交互影响，设置四组梯度处理，恒温条件下测定相关指标，结果如下表所示。请回答下列问题： 组别 光照强度 CO2浓度 净光合速率（μmol·m-2·s-1） 气孔导度 胞间CO2浓度 甲 适宜 适宜 22.6 0.42 280 乙 适宜 低浓度 10.3 0.38 150 丙 弱光 适宜 12.5 0.40 265 丁 弱光 低浓度 5.8 0.35 120 (1)大豆叶肉细胞光合作用的光反应场所是__________，暗反应中CO2的固定产物是__________。 (2)与甲组相比，乙组净光合速率显著下降的直接原因是__________；丙组胞间CO2浓度略低于甲组，原因是__________。 (3)结合表格数据分析，光照强度和CO2浓度对大豆光合作用的影响存在__________效应，丁组净光合速率最低可证明该结论。 (4)夏季正午大豆叶片出现光合午休，结合本实验结果分析，光合午休的主要诱因是__________，请写出一项田间缓解光合午休的栽培措施：__________。 10.  植物光合作用与细胞呼吸是绿色植物最核心的两大代谢过程，二者相互配合、相互制约，共同调控植物有机物的合成、积累与消耗，直接影响农作物产量、植物生长发育及生态系统碳循环平衡。在农业现代化生产中，大棚种植、露天栽培、光照调控、温度管控等农事操作，均以光合与呼吸的代谢规律为理论依据。某科研团队为探究环境因子对植物光合、呼吸速率的调控机制，以常见绿叶观赏兼经济作物菠菜为实验材料，在实验室可控恒温环境中，设置适宜植物生长的温度、充足CO2浓度、恒定湿度等基础条件，通过梯度调节人工光源光照强度，精准测定并记录不同光照强度下菠菜植株的净光合速率与黑暗呼吸速率，全程排除温度、CO2、水分等无关变量的干扰，实验数据真实可靠。回答下列问题： (1)植物光合作用的光反应阶段发生在________，该阶段为暗反应提供的物质是________。 (2)黑暗条件下，植物细胞只进行细胞呼吸，不进行光合作用，此时细胞产生CO2的场所是________。光照强度为光补偿点时，植物________（填“光合速率大于、等于、小于”）呼吸速率。 (3)若实验过程中突然降低环境CO2浓度，短时间内叶绿体中C5含量将________（填 “升高、降低、不变”），原因是________________。 (4)大棚蔬菜规模化种植过程中，农户常采用“白天适当增光、夜间适当降温”的栽培管理方式提升产量，请结合光合作用和细胞呼吸的生理机制，分析该增产措施的原理：________________。 11. 植物在长期进化过程中倾向于过度投资叶绿素合成，从而导致在高光照环境下吸收过多的光能。近日，我国科学家利用淡绿叶水稻（pgl），通过测定光合色素含量、光合速率、生物量等指标，摸索培育高产水稻的新路径。 回答下列问题： (1)环境光能通常过剩，多余的光能会使叶绿素分子发生转变，进而破坏光系统，使光合速率下降。这是因为光反应不能将全部光能转化为________________________ (2)已知光能的吸收、传递依赖光系统中的天线色素，而光能的转换则依赖反应中心色素。科学家利用pgl及正常水稻在不同光照强度下分别进行盆栽实验，并测量相关数据。 ①测定pgl和正常水稻光合色素含量（图甲和图乙），实验结果显示，在高光照下，两种水稻的色素相对含量都上升，但pgl的两种色素___________________变化更显著。 ②进一步测定最大光合作用速率及生物量（图丙和图丁），发现在低光照下pgl对光的利用效率____________正常水稻，但在高光照下pgl的最大光合速率及生物量均高于正常水稻。从光系统结构与功能的角度分析，原因是____________________________________________。 (3)通过热成像相机测定水稻冠层叶片温度，发现高光照下pgl冠层温度低于正常水稻。 ①从光能吸收与转化的角度分析，pgl冠层温度较低的原因是_________________________________。 ②较低的温度可以有效减少因高温导致叶片出现____________现象（答出一种即可），使光合作用持续高效运行。 ③进一步研究发现，高光照下pgl冠层下部的叶片仍能维持较高的光合速率。结合pgl叶绿素的特点，推测其原因是________________________________________________________。 (4)由此可见，叶片并非越绿光合作用越强，而是存在精妙的群体内光能分配策略。基于上述对pgl的分析，在高密度种植作物时，应选择的叶片性状有____________________________（写两点）。 答案 一、选择题 1 答案：B A：类胡萝卜素不含镁，镁仅存在于叶绿素，错误 B：高温破坏类囊体、降解色素抑制光反应；Rubisco 活性下降抑制暗反应，二者均受抑制，正确 C：CO₂固定属于暗反应，场所叶绿体基质，类囊体破损只影响光反应，不直接阻碍暗反应固定，错误 D：镁肥提升光合存在上限，不能无限提高，错误 2 答案：D A：光照 0 只呼吸，数值 - 4，呼吸速率 4，正确 B：净光合 2klx 为负、4klx 为正，补偿点在 2~4klx 之间，正确 C：6、8klx 净光合不变，光照不再是限制因素，正确 D：4klx 净光合为 2>0，整株有机物积累大于 0，错误 3 答案：C A：烘干会分解破坏色素，应新鲜绿叶直接研磨，错误 B：碳酸钙保护叶绿素，不保护类胡萝卜素，错误 C：滤液细线干燥后重复画线，保证色素足量，正确 D：纸层析只能分离色素种类，无法定量测含量，错误 4 答案：C A：光能先转化为 ATP、NADPH 化学能，间接驱动暗反应，不能直接驱动 CO₂固定，错误 B：暗反应依赖光反应产物 ATP、NADPH，无光会快速停止，无法持续，错误 C：净光合速率 = 总光合 - 呼吸，等于 0 时合成 = 消耗，正确 D：光照限制阶段，光照是主要制约，升温提升幅度极小，错误 5 答案：D A：弱光下光照不足，光照为主要限制因素，正确 B：适宜光照、低 CO₂，CO₂是限制因素，正确 C：两组变量分别为光照、CO₂，二者共同影响光合，正确 D：CO₂不足时，单纯提升光照无法突破 CO₂限制，错误 6 答案：C A：适宜光照 ROS 少，抗氧化酶可清除，无光合损伤，正确 B：强光诱导抗氧化酶升高，清除过量 ROS，属于逆境适应，正确 C：强光净光合下降核心是 ROS 破坏类囊体、光反应受损，不是暗反应酶彻底失活，错误 D：ROS 攻击类囊体膜，光反应场所受损，直接抑制光反应，正确 7 答案：C A：色素 5 溶于水，是花青素，存在液泡，正确 B：1~4 光合色素易溶于有机溶剂难溶于水，花青素 5 易溶于水，正确 C：1 胡萝卜素、2 叶黄素吸收蓝紫光；3 叶绿素 a、4 叶绿素 b 吸收红光 + 蓝紫光，选项说反，错误 D：1 扩散最远，层析液溶解度最大，为橙黄色胡萝卜素，正确 8 答案：C A：光反应 ATP 只供给暗反应 C₃还原，不用于细胞其他生命活动，错误 B：无光时光反应停止，ATP、NADPH 耗尽，暗反应很快终止，不能长时间进行，错误 C：光反应甲产生 ATP、NADPH 供给暗反应乙还原 C₃，正确 D：CO₂升高，C₅消耗加快，C₃还原消耗更多 NADPH，短时间 NADPH 减少，错误 二、填空题 9 (1) 叶绿体类囊体薄膜；C₃（三碳化合物） (2) 胞间 CO₂浓度低，CO₂固定原料不足；弱光下光反应产生 ATP、NADPH 少，暗反应消耗胞间 CO₂更慢 (3) 协同（叠加） (4) 正午高温气孔关闭，胞间 CO₂大幅降低；田间适度遮阴、早晚浇水增湿 10 (1) 叶绿体类囊体薄膜；ATP、NADPH（[H]） (2) 细胞质基质、线粒体基质；等于 (3) 升高；CO₂减少，CO₂固定消耗 C₅减少，C₃还原持续生成 C₅，C₅积累 (4) 白天增光提升总光合，制造更多有机物；夜间降温降低呼吸消耗，有机物积累增多，提高产量 11 (1) 储存在 ATP、NADPH 中的活跃化学能 (2)①天线色素下降幅度更大，反应中心色素下降幅度小 ②接近；pgl 天线色素含量更低，高光照下吸收过剩光能少，光系统损伤轻，光能转化效率更高 (3)①pgl 天线色素少，吸收过剩光能少，光能转化热能更少 ②光合午休（光抑制、叶片灼伤） ③上层叶片吸收强光少，更多光能穿透至下层叶片，下层可正常进行光合作用 (4) 淡绿叶（天线色素少）、耐强光、冠层透光性好 学科网（北京）股份有限公司 $