5.4 光合作用与能量转化（第2课时 光合作用的原理）-课后练习 2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

**基本信息** 高中生物学“光合作用的原理”新授课同步练，通过A、B组分层设计，实现从基础知识点到综合应用的进阶巩固，培养生命观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A组（8题）|科学史、光反应/暗反应过程、物质含量变化等基础知识点|以单选题为主，如恩格尔曼实验（科学史）、Rubisco酶功能（结构与功能观），强化单一知识点理解| |B组（4题）|实验探究、同位素标记应用、跨过程综合分析|含多选（如离体叶绿体实验分析）和填空（如希尔实验设计），提升科学探究与综合思维能力|

第4节　光合作用与能量转化 第2课时　光合作用的原理 A组 必备知识基础练 1.(2026盐城月考)下列有关科学史和科学研究方法的叙述,正确的是(　　) A.恩格尔曼用水绵进行实验,定量分析了水绵光合作用生成的O2量 B.希尔制取离体叶绿体悬液并加入铁盐,光照后发现有O2释放 C.鲁宾和卡门用同位素示踪法证明了光合作用释放的O2来自CO2 D.卡尔文用14C标记CO2,最终探明了碳的转移路径为CO2→C5→(CH2O)、C3 2.在高等植物光合作用的暗反应中,催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco。下列相关叙述正确的是(　　) A.Rubisco存在于叶绿体基粒片层上 B.Rubisco催化C5和CO2结合 C.Rubisco需要在黑暗条件下发挥作用 D.Rubisco催化反应消耗ATP 3.下列关于光反应的叙述,正确的是(　　) A.光反应的场所在叶绿体内膜上 B.光反应的速度常快于暗反应 C.光反应为暗反应提供了ADP和Pi D.光反应实现了活跃化学能向稳定化学能的转变 4.如图表示植物光合作用的一个阶段,下列关于该反应阶段的叙述,错误的是(　　) A.该反应场所是叶绿体基质 B.需要多种酶、NADPH、ATP和CO2等的参与 C.CO2的碳原子转移途径是CO2→C5→(CH2O) D.将ATP、NADPH中的化学能转化为(CH2O)中的化学能 5.若外界环境中的适宜光照突然减弱,则叶绿体内C3和C5含量的变化是(　　) A.C3减少,C5减少 B.C3减少,C5增多 C.C3增多,C5减少 D.C3增多,C5增多 6.如图为某植物光合作用示意图,下列叙述正确的是(　　) A.阶段②中稳定的化学能转变成活跃的化学能 B.夏季中午,气孔关闭后,短时间内叶绿体中f会增多,g会减少 C.阶段①中c为NADH,作为还原剂参与阶段②中f的还原 D.为该植物提供14CO2,则14C的转移途径为h→f→(14CH2O)、g 7.(2025泰州高一月考)图1和图2为某植物叶肉细胞中两种膜结构以及发生的生化反应模式图。下列有关叙述正确的是(　　) 图1 图2 A.图1、图2中的两种生物膜上都发生能量的转换,且转换形式相同 B.两种生物膜除了产生上述物质外,还均可产生ATP C.图1中的A是NADH,图2中的B全来自丙酮酸和H2O D.由于图1、图2中的生物膜来自不同细胞器,所以它们的主要成分不同 8.某绿色植物体内发生的部分生理过程如图所示,其中Ⅰ、Ⅱ代表发生反应的场所,①②代表发生的生理过程。下列叙述正确的是(　　) A.在适宜光照下,该植物产生和消耗氧气的场所分别是类囊体薄膜和线粒体基质 B.光反应产生的ATP和NADPH参与①过程 C.在适宜光照下,该植物固定的CO2来自外界环境和线粒体 D.若环境中的CO2浓度突然降低,X的含量会增加 B组 能力素养提升练 9.(多选)在光合作用的探究历程中,人们利用离体的叶绿体进行实验,逐渐探明了水的光解和NADPH的产生过程,如图所示(e-为负电子)。下列分析错误的是(　　) A.完成过程①需要叶绿体色素,有无光照都可进行 B.过程②发生在类囊体薄膜上并存在能量的转换 C.NADPH进入叶绿体基质并参与合成C3的反应 D.自养生物细胞的过程①②均发生在叶绿体中 10.(多选)科学家向小球藻培养液中通入14CO2后,分别给予小球藻不同时间的光照后检测放射性物质的分布情况,结果如表所示。 实验组别 光照时间/s 放射性物质分布 1 2 大量3-磷酸甘油酸(三碳化合物) 2 20 多种磷酸化糖类 3 60 除上述多种磷酸化糖类外,还有氨基酸、有机酸等 根据上述实验结果分析,下列叙述正确的是(　　) A.本实验利用小球藻研究的是光合作用的暗反应阶段 B.每组实验照光后需对小球藻进行处理使酶失活,才能测定放射性物质的分布 C.CO2进入叶绿体后,最初形成的主要物质是多种磷酸化糖类 D.实验结果说明光合作用产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等 11.(多选)光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。下列有关光合作用的叙述,正确的是(　　) A.光合色素吸收的光波长有差别,但是都可以用于光合作用 B.从暗反应的过程可以看出,每固定一分子CO2,就能生成一分子葡萄糖 C.鲁宾和卡门用18O分别标记水和二氧化碳,证实了氧气的来源 D.光合作用产生的有机物可被植物体自身利用,也可被许多异养生物利用 12.光合作用的过程是许多科学家通过系列研究逐步揭示的。请回答下列问题。 (1)叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所,人们在电镜下观察叶绿体,可以发现叶绿体由双层膜包被,内部有许多圆饼状的囊状结构堆叠而成的　　　,吸收光能的　　　　　　　　就分布在类囊体的薄膜上。  (2)氧气能与肌红蛋白可逆结合,并且非常灵敏,可用于定量测定微量氧。科学家打碎植物细胞,在叶片匀浆—肌红蛋白系统(含离体叶绿体)中加入Fe3+或其他氧化剂,然后照光,观察到了氧合肌红蛋白的光谱变化,说明光照下产生了　　　　　　　　　　。  上述系统中有H2O,但没有CO2,推测水的光解与CO2消耗的过程可能相对独立。 (3)科学家进一步用离体叶绿体进行实验,实验组用CO2固定抑制剂处理,对照组不做处理,测定得到如图所示结果。 ①据实验结果可知,实验组虽然　　　　　　　　　　　过程几乎被完全抑制,但氧气产生量　　　　　　　　　　　　　,由此可判断　　　　　　　　　　　　　　。  ②实验组的ATP合成虽然没有被完全抑制,但也显著降低,表明ATP合成过程并不与　　　　　　　　过程完全同步进行。后续研究表明,这两个过程均发生在　　　　　　阶段,两者存在一定关联。  参考答案 1.B　恩格尔曼利用水绵和需氧细菌进行实验,通过观察细菌聚集部位定性证明光合作用释放氧气的场所是叶绿体,但未进行O2量的定量分析,A项错误。希尔在离体叶绿体悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂,在光照下可以释放氧气,B项正确。鲁宾和卡门采用同位素18O分别标记H2O和CO2,证明光合作用释放的O2全部来源于H2O而非CO2,C项错误。卡尔文用14C标记CO2,通过追踪放射性14C的去向发现碳转移路径为CO2→C3→(CH2O)、C5,D项错误。 2.B　催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco,该过程发生在叶绿体基质中,据此可推测,该酶存在于叶绿体基质中,A项错误。CO2固定在有光、无光条件下都可以进行,所以Rubisco在有光、无光条件下都能发挥作用,C项错误。Rubisco催化CO2固定不消耗能量,所以不需要ATP,D项错误。 3.B　光反应的场所是类囊体薄膜,A项错误。光反应发生的变化比暗反应简单,故光反应速度常快于暗反应,B项正确。光反应可以为暗反应提供NADPH和ATP,暗反应可以为光反应提供NADP+、ADP和Pi,C项错误。光反应与暗反应都可以完成能量的转化和物质的转变,光反应将光能转化为ATP、NADPH中活跃的化学能,D项错误。 4.C　CO2的碳原子转移途径:首先经过CO2的固定转移到C3化合物中,然后再经过C3的还原,转移到(CH2O)和C5,C项错误。 5.C 6.D　阶段②是暗反应,暗反应中ATP和NADPH中活跃的化学能转变成有机物中稳定的化学能,A项错误。夏季中午,气孔关闭后,会导致CO2供应不足,短时间内叶绿体中的f(C3)会减少,g(C5)会增多,B项错误。阶段①中c为NADPH,作为还原剂参与阶段②中f的还原,C项错误。h为CO2,f为C3,g为C5,为该植物提供14CO2,则14C的转移途径为C3→(14CH2O)、14C5,D项正确。 7.B　图1、图2中的两种生物膜上都发生能量的转换,但转换形式不同,前者是色素吸收的光能转换成活跃的化学能,后者是有机物中稳定的化学能转换成ATP中活跃的化学能和热能,A项错误。图1的膜结构是类囊体薄膜,其上能发生ATP的合成;图2的膜结构上发生的是还原氢的氧化,发生在线粒体内膜上,能够形成大量的ATP,B项正确。图1中的A是光反应产生的NADPH,图2中的B(NADH)来自有氧呼吸第一阶段和第二阶段的反应物,即葡萄糖、丙酮酸和H2O,C项错误。图1、图2中的生物膜来自不同细胞器,但其主要成分相同,都主要是蛋白质和脂质,D项错误。 8.C　在适宜光照下,该植物产生和消耗氧气的场所分别是类囊体薄膜和线粒体内膜,A项错误。光反应产生的ATP和NADPH参与C3的还原,即②过程,B项错误。在适宜光照下,该植物既进行光合作用,也进行细胞呼吸,且光合作用速率大于细胞呼吸速率,因此固定的CO2来自外界环境和线粒体,C项正确。图中X代表C3,若环境中的CO2浓度突然降低,会导致C3生成速率下降,但C3还原速率暂时不变,因此叶绿体基质中C3的含量会减少,D项错误。 9.ACD　过程①是水在光下分解,需要叶绿体中的色素分子吸收的光能,故此过程必须在光照环境下才能发生,A项错误。过程②表示NADPH的形成,发生在类囊体薄膜上,同时此过程把光能转化成化学能储存在NADPH中,B项正确。暗反应过程中,NADPH进入叶绿体基质并参与C3的还原反应,C项错误。过程①②不一定在叶绿体中进行,如自养生物蓝细菌为原核生物并没有叶绿体,也能发生过程①②,D项错误。 10.ABD　CO2进入叶绿体后,首先与C5生成3-磷酸甘油酸(三碳化合物),C项错误。 11.ACD　叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光,即光合色素吸收的光波长有差别,但是都可以用于光合作用,A项正确。根据暗反应的过程可以看出,每循环一次,只能固定一个碳原子,那么要生成一分子葡萄糖(C6H12O6),就要循环6次,B项错误。美国科学家鲁宾和卡门研究光合作用,进行了两组实验,第一组向植物提供H2O和C18O2,释放的是O2;第二组提供O和CO2,释放的是18O2,证明了光合作用释放的氧气来自水,C项正确。异养生物只能利用现成的有机物,光合作用产生的有机物可被植物体自身利用,也可被许多异养生物利用,D项正确。 12.答案 (1)基粒　光合色素 (2)氧气 (3)①CO2的固定　与对照组无显著差异　水的光解与CO2的固定过程相对独立　②水的光解　光反应 解析 (3)①从图中看出实验组CO2的固定过程几乎被完全抑制,但氧气产生量与对照组无显著差异,氧气的产生是通过水的光解产生的,由此说明了水的光解与CO2的固定过程相对独立。②ATP和氧气都是在光反应阶段产生的,从图中可以看出,实验组氧气产生量与对照组无显著差异,但ATP合成量显著降低,表明ATP合成过程并不与水的光解完全同步进行。 学科网（北京）股份有限公司 $