《3.2光合作用——光能的捕获和转换》 拔高练习卷2026-2027学年高一上学期生物苏教版必修1

3.2光合作用——光能的捕获和转换 1.Rubisco是光合作用暗反应中催化CO2固定的关键酶。科研人员将Rubisco基因转入某作物的野生型(WT)获得该酶含量增加的转基因品系(S)，并做了相关研究。实验结果表明，这一改良提高了该作物的光合速率（如图）和产量潜力。以下说法错误的是( ) A.实验的自变量是胞间CO2浓度和光照强度 B.B点之后曲线②与③重合主要是由于光照强度小 C.A点之前曲线①和②重合的最主要限制因素是CO2供应不足 D.A点之后，曲线①上升幅度较曲线②大与S+补光组产生了更多的ATP和NADPH，使暗反应速率加快，光合速率提高有关 2.科学家通过实验观察到正在进行光合作用的叶片突然停止光照后，短时间内会释放出大量的CO2，这一现象被称为“CO2的猝发”。图示为在光合作用最适温度条件下某植物叶片停止光照前CO2吸收速率和停止光照后CO2释放速率随时间变化的曲线，CO2吸收或CO2释放速率是指单位面积叶片在单位时间内吸收或释放CO2的量，单位为μmol·m-2·s-1。下列说法正确的是( ) A.若适当提高温度，则图形A的面积变大 B.光照条件下该植物产生CO2的途径不只有细胞呼吸 C.突然遮光，短时间内叶绿体中C3的含量会下降 D.该植物在光照条件下叶绿体固定CO2的速率为10μmol·m-2·s-1 3.某生物兴趣小组为了探究光合色素的种类及其吸收光谱，进行了相关实验。如图1所示是绿叶中色素分离的结果，图2是绿叶中色素的吸收光谱图。下列叙述正确的是( ) A.乙为叶绿素b，是叶绿体中含量最多的色素 B.分离色素时，色素在层析液中的溶解度高低为乙>甲>丙>丁 C.图2中①曲线指的是类胡萝卜素，主要吸收蓝紫光 D.叶片呈绿色的主要原因是叶绿体中色素对550nm左右波长的光吸收很多 4.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：将羽衣甘蓝叶片色素提取液在滤纸上进行点样，第一次置于用石油醚、丙酮和苯配制成的层析液中层析分离，第二次再置于蒸馏水中进行层析，过程及结果如图所示，图中1~5代表不同类型的色素（5种色素在实验过程中不会挥发和氧化等）。下列分析错误的是( ) A.纸层析法分离色素利用的是不同色素的溶解性不同 B.第一次分离出的四种色素中含量最多的一定是色素4 C.图中结果可以表示色素的种类，色素5可能存在于液泡中 D.由结果可知，提取出的色素中，与易溶于有机溶剂的色素相比，水溶性色素的种类少 5.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）。下列分析正确的是( ) A.过程①的完成与叶绿体中的色素无关 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 6.高等植物的光合作用依赖光合色素。不同环境条件下，叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化，这种转化称为“叶绿素循环”。研究发现，在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境。图中②③是两种叶绿素的吸收光谱。下列关于叶绿素的叙述，正确的是( ) A.图中②和③主要分布在叶绿体的内膜上 B.利用纸层析法分离色素时，③应位于滤纸条的最下端 C.植物叶片呈现绿色是由于②③主要吸收绿光 D.弱光下②的相对含量增高有利于植物对弱光的利用 7.实验中常用希尔反应来测定除草剂对杂草光合作用的抑制效果。希尔反应的基本过程是：将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有DCIP（氧化型）、蔗糖和pH=7.3的磷酸缓冲液的溶液中并照光。水在光照下被分解，产生氧气等，溶液中的DCIP被还原，颜色由蓝色变成无色。用不同浓度的某除草剂分别处理品种甲和品种乙杂草的离体叶绿体并进行希尔反应，实验结果如图所示。下列叙述正确的是( ) A.相同浓度除草剂处理下，单位时间内溶液颜色变化快的品种受除草剂抑制效果更显著 B.与品种乙相比，除草剂抑制品种甲类囊体的功能较强 C.除草剂浓度为K时，品种乙的叶绿体类囊体膜中能产生三碳糖 D.不用除草剂处理时，品种乙的叶绿体放氧速率高于品种甲 8.卡尔文用14CO2研究暗反应中C的转移路径时，得到以下实验资料：①将光照时间逐渐缩短至几分之一秒，发现90%的放射性物质是一种C3；②经过5s光照后，检测到含有放射性的C5和葡萄糖；③在光照适宜和CO2充足的条件下，C3和C5的含量很快达到稳定状态，含有放射性的糖类不断增加；④当停止光照时，C3明显增加，C5明显减少。下列说法错误的是( ) A.C3是CO2被固定的第一种被测产物可从资料①得出 B.C3进一步反应生成C5和葡萄糖可从资料②得出 C.C3是暗反应的中间产物，糖类是终产物可从资料③得出 D.无光时暗反应可以持续进行可从资料④得出 9.为研究强光照对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用无水乙醇分别提取正常光照和强光照下移栽幼苗叶绿体色素，用层析液进行分离。如图为滤纸条层析的结果（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带）。下列叙述错误的是( ) A.强光照下的幼苗相比正常光照下绿色较浅 B.强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成 C.四种色素在层析液中溶解度大小为胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b D.如果采用圆形滤纸法分离色素，则最外一圈的颜色为黄色 10.1881年，恩格尔曼把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光部位。用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。下列叙述错误的是( ) 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放氧 B.将临时装片放在没有空气的黑暗环境中，目的是排除二氧化碳和光的干扰 C.用极细的光束照射叶绿体，分为光照部位和无光照部位，是一组对照实验 D.大量好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域说明叶绿体中的光合色素主要吸收红光和蓝紫光 11.如图为某同学做“绿叶中色素的提取与分离”实验的改进装置，下列叙述错误的是( ) A.研磨时加入CaCO3可以防止叶绿素被破坏 B.应向培养皿中倒入层析液 C.应将滤液点在b处，而不能点在a处 D.实验结果应是四个不同颜色、不同大小的同心圆 12.科学家恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现好氧细菌大量聚集在如图所示区域。以下分析正确的是( ) A.实验过程中装片放置在没有空气的黑暗环境中，是为了设置自变量 B.本实验不同波长的光束照射的区域形成对比实验 C.本实验证明叶绿体吸收CO2并释放O2 D.本实验的结果可以证明水绵叶绿体中的胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光 13.如图表示某学生用新鲜菠菜叶进行绿叶中色素的提取和分离实验时所得的结果。下列有关这一结果的分析，最可能的原因是( ) A.菠菜叶片细胞中光合色素含量少 B.研磨时没有加入碳酸钙 C.d代表的光合色素呈黄绿色 D.研磨时没有加入二氧化硅 14.通过光合作用合成淀粉大约需要50多个步骤。人工合成淀粉的过程大致是先进行化学反应利用高密度电/氢能（由低密度太阳能转化而来）将二氧化碳还原为一碳化合物，再进行生物反应—一将一碳化合物聚合为三碳化合物、六碳化合物（即葡萄糖）直至长链淀粉分子。如图表示甲、乙两种植物在光合作用的最适温度下，不同光照强度时的净光合速率曲线。 回答下列问题： （1）根据题干信息可知，高密度电/氢能的来源是_____。植物细胞内二氧化碳固定的场所是____，在此结构内发生的反应称为____。 （2）有人称光合作用是地球上最重要的化学反应，其原因是____。 （3）由图可知，在光照较弱时，生长受到显著影响的是____（填“甲植物”或“乙植物”），原因是____若提高环境温度，甲、乙两种植物的光合速率____（填“下降”“上升”“不变”或“不确定”）。 15.某实验小组为了探究不同颜色的光对光合作用的影响，利用图1所示的装置进行实验，O2传感器能监测密闭锥形瓶内的O2浓度。实验小组分别用红光和绿光照射甲、乙两个锥形瓶，两锥形瓶中的同种绿色植物的生理状况和初始质量完全一样，保持适宜的温度，两个锥形瓶中的O2浓度变化曲线如图2所示。请回答下列问题： （1）植物叶肉细胞产生O2的具体场所是__________。 （2）C点后，乙锥形瓶中的O2浓度不再变化的原因是____________________。16min时，甲、乙锥形瓶中植物干重较大的是__________。 （3）实验小组在16min后给予白光照射，发现甲瓶中的O2浓度不变，乙瓶中的O2浓度上升。则16min时限制甲锥形瓶中植物光合速率的主要环境因素是__________，乙瓶中O2浓度上升的原因是____________________。 （4）现有载有水绵和好氧型细菌的临时装片、红光源和绿光源，请设计实验验证植物光合作用对红光的利用率大于对绿光的利用率，简要写出实验方案和预期实验结果与结论。 实验方案：______________________________。 预期实验结果与结论：______________________________。 答案以及解析 1.答案：A 解析：A（×）从实验设置和题图来看，实验中存在不同的光照强度（光照强度在曲线②和③中为n，在曲线①中为n×120%）、不同的胞间CO2浓度以及不同的植株类型（野生型WT、转基因品系S），所以实验的自变量是胞间CO2浓度、光照强度以及植株类型。B（√）据图分析，当胞间CO2浓度低于B点对应的胞间CO2浓度时，相同胞间CO2浓度下曲线②对应的光合速率高于曲线③，是因为S中Rubisco的含量多，固定CO2的能力强；当胞间CO2浓度高于B点对应的胞间CO2浓度时，曲线②与③重合，说明Rubisco的量已经不是限制光合作用速率的因素。B点时曲线①的光合速率高于曲线②，与曲线②相比，曲线①对应较高的光照强度，因此B点之后曲线②与③重合主要是由于光照强度小。C(√)曲线①的光照强度高于曲线②，但是A点之前曲线①和②重合，所以A点之前光照强度不是限制因素，最主要的限制因素是胞间CO2浓度。D(√)由图可知，A点之后，曲线①上升幅度较曲线②大，这是由于曲线①对应的作物(S)进行了补光，即光照强度增强，光照强度增强则光反应速率加快，产生的ATP、NADPH增多，这会导致暗反应速率加快，从而使整体的光合速率提高。 2.答案：B 解析：A（×）图示数据是在最适温度条件下测得的，若适当提高温度，细胞中酶的活性会下降，植物光合作用速率降低，则图形A的面积变小；B（√）因为停止光照后短时间内会释放出大量的二氧化碳(CO2的猝发)，说明光照条件下植物除细胞呼吸产生二氧化碳外，还存在其他产生二氧化碳的途径；C（×）突然遮光，光反应不再产生ATP和NADPH,C3的还原减弱，短时间内CO2固定速率不变，C3的含量会上升；D（×）该植物在光照条件下叶绿体固定CO2的速率=CO2的吸收速率+呼吸作用的CO2释放速率+光下进行的其他途径的CO2释放速率：=7+5=12(μmol·m-2·s-1)。 3.答案：C 解析：AB（×）分离色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越高，扩散速率越快。根据图1中色素扩散距离可知，色素在层析液中的溶解度高低顺序为甲（叶绿素b）<乙（叶绿素a）<丙（叶黄素）<丁（胡萝卜素），乙（叶绿素a）是叶绿体中含量最多的色素。C（√）图2中①曲线仅在蓝紫光区（400~500nm）有吸收峰，符合类胡萝卜素主要吸收蓝紫光的特点。D（×）叶片呈绿色的主要原因是叶绿体中色素对550nm左右波长的光吸收很少，该波长的光被反射出来。 4.答案：B 解析：A（√）纸层析法分离色素利用的是不同色素在层析液中的溶解性不同；B（×）第一次分离出的色素，从1~4依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，含量最多的是色素3（叶绿素a）；C（√）分离出的色素点数量表示色素的种类，色素5易溶于水，可能存在于液泡中；D（√）从图中结果看，溶于有机溶剂的色素有4种，溶于水的色素有1种。 5.答案：B 解析：水的光解需要叶绿体色素吸收的光能；过程②属于光反应，发生在类囊体薄膜上，电能转化为NADPH中活跃的化学能；NADPH进入叶绿体基质并参与C3的还原过程，自养生物蓝细菌为原核生物，没有叶绿体，因此过程①②不一定发生在叶绿体中。 6.答案：D 解析：A、图中②叶绿素b，③叶绿素a主要分布在叶绿体的类囊体膜上，A错误；B、利用纸层析法分离色素时，②叶绿素b应位于滤纸条的最下端，B错误；C、植物叶片呈现绿色是由于②③吸收绿光最少，透射光下呈绿色，C错误；D、在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境，可知弱光下②叶绿素b的相对含量增高有利于植物对弱光的利用，D正确。故选D。 7.答案：B 解析：相同浓度除草剂处理下，单位时间内溶液颜色变化快的品种光反应较强（水光解较多，产生氧气较多，溶液中DCIP被还原较多），说明其受除草剂抑制效果较弱，A错误；相同浓度除草剂处理下，品种乙的叶绿体放氧速率高于品种甲，说明除草剂抑制品种甲类囊体的功能较强，B正确；叶绿体类囊体膜中不能产生三碳糖，三碳糖产生场所在叶绿体基质，C错误；由题图可知，不用除草剂处理时，品种乙的叶绿体放氧速率等于品种甲，D错误。 8.答案：D 解析：A（√）根据资料①可知，光照时间缩短至几分之一秒时，发现90%的放射性物质是一种C3，说明C3是CO2被固定的第一种被测产物；B（√）根据资料②可知，经过5s光照后，检测到含有放射性的C5和葡萄糖，且C3是CO2被固定的第一种被测产物，说明C3进一步反应生成C5和葡萄糖；C（√）根据资料③可知，C3和C5的含量很快达到稳定状态，含有放射性的糖类不断增加，说明C3是暗反应的中间产物，糖类是终产物；D（×）根据资料④可知，当停止光照时，C3明显增加，C5明显下降，说明C3转化为C5需要依赖光反应的产物，因此无光时，暗反应不可以持续进行。 9.答案：D 解析：分析题图可知，色素条带从上到下溶解度逐渐降低，对应的色素依次为I胡萝卜素、Ⅱ叶黄素、Ⅲ叶绿素a、Ⅳ叶绿素b。色素带的宽窄与色素含量呈正相关，对比正常光照和强光照下的四条色素带宽度可知，强光照下叶绿素条带变窄，而类胡萝卜素条带变宽，说明强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成，所以强光照下的幼苗相比正常光照下绿色较浅，A、B正确；溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快，根据色素在滤纸条上的位置可知，四种色素在层析液中溶解度大小是胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b,C正确;如果采用圆形滤纸法分离色素，最外一圈色素应该是胡萝卜素，颜色为橙黄色，D错误。 10.答案：B 解析：恩格尔曼的实验通过观察好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放氧，A正确。实验材料选择水绵和好氧细菌，是因为水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察，用好氧细菌可确定释放氧气多的部位；把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，目的是排除氧气和光的干扰，B错误。用极细的光束照射水绵的叶绿体，光照部位和无光照部位对照，可以更加准确地判断产生氧气的部位是叶绿体，从而得出叶绿体是光合作用的场所的结论，C正确；叶绿体中的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会进行光合作用释放氧气，从而导致大量好氧细菌聚集在红光区域和蓝紫光区域，D正确。 11.答案：C 解析：研磨时细胞破裂，细胞中的酸性物质会破坏叶绿素，加入CaCO3可以中和酸性物质，防止叶绿素被破坏，A正确；应向培养皿中倒入层析液，使层析液沿着灯芯到达滤纸并沿滤纸扩散，从而使色素分离，B正确；实验中应用毛细管将滤液点在a处，C错误；实验结果应是四个不同颜色、不同大小的同心圆，从外向内依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,D正确。 12.答案：B 解析：实验过程中装片放置在没有空气的黑暗环境中，是为了排除无关变量的影响，空气中含有氧气，需要隔绝，放在黑暗中是为了排除其他光源的影响，A错误：该实验中，透过三棱镜形成的不同波长的光束照射的区域形成对比实验，B正确;该实验可证明光合作用产生了O2，光合作用的场所是叶绿体，但没有证明叶绿体吸收C O2，C错误；该实验的结果可以证明水绵光合作用主要吸收红光和蓝紫光，不能说明各种色素具体吸收什么光，D错误。 13.答案：B 解析：学生用新鲜菠菜叶进行实验，所以实验结果不是由菠菜叶片细胞中光合色素含量少引起的，A错误；研磨时没有加入碳酸钙主要会导致叶绿素被破坏，提取的叶绿素少，B正确；d代表的光合色素是胡萝卜素（橙色），C错误；二氧化硅的作用是有助于研磨得充分，没有加入二氧化硅会导致提取的色素都少，图中明显减少的只有叶绿素a、b色素含量相对较少，D错误。 14.答案：（1）太阳能；叶绿体基质；碳反应（或卡尔文循环） （2）光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径 （3）甲植物；甲植物的光补偿点高于乙植物；在光照强度低于6klx时，甲植物的净光合速率低于乙植物的净光合速率下降 解析：（1）由题干信息可知，高密度电/氢能的来源是太阳能（由低密度太阳能转化而来）；植物细胞内二氧化碳固定的场所是叶绿体基质；在叶绿体基质内发生的反应称为碳反应或卡尔文循环。 （2）光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径，故有人称光合作用是地球上最重要的化学反应。 （3）由题图可知，甲植物的光补偿点高于乙植物，且在光照强度低于6klx时，甲植物的净光合速率低于乙植物的净光合速率，因此在光照强度较弱时，甲植物的生长受到显著影响；题图是在甲、乙两种植物光合作用的最适温度下测得的，因此若提高环境温度，甲、乙两种植物的光合速率均下降。 15.答案：（1）（叶绿体的）类囊体薄膜 （2）此时光合速率和呼吸速率相等；甲 （3）CO2浓度；植物对绿光吸收较少，而对白光中的蓝紫光和红光吸收较多，因此由绿光改为白光照射后，植物吸收光能增多，光合作用增强，O2浓度上升（合理即可） （4）将临时装片置于没有空气的黑暗环境中，分别用同等强度的红光束和绿光束照射水绵，观察好氧型细菌的分布情况；好氧型细菌更多聚集在红光束照射的部位，证明植物光合作用对红光的利用率大于对绿光的利用率 解析：分析题意和题图：图1中光照下测得的密闭容器内O2浓度变化量可表示净光合速率。由于光合色素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少，所以在红光下植物光合速率大于呼吸速率，容器内O2浓度增加，在绿光下植物光合作用较弱，呼吸速率大于光合速率，所以容器内O2浓度在减少。图2中曲线甲代表红光下的净光合速率变化，曲线乙代表绿光下的净光合速率变化。 （1）植物叶肉细胞中O2产生于光合作用的光反应阶段，发生在叶绿体类囊体薄膜上。 （2）C点之前，由于光合速率小于呼吸速率，乙锥形瓶内O2量在减少，C点后，乙锥形瓶中的O2浓度不再变化，说明此时光合速率和呼吸速率相等。16min时，由于甲中植物的净光合速率大于乙中植物的净光合速率，故甲瓶中植物干重较大。 （3）实验小组在16min后给予白光照射，发现甲瓶中的O2浓度不变，说明在适宜温度下制约甲瓶植物光合速率的因素应是CO2浓度；而乙瓶中的O2浓度上升，原因是绿光照射时，植物对绿光吸收最少，植物光合作用较弱，释放的O2较少，改为白光照射后，植物吸收大量的蓝紫光和红光，吸收的光能增多，光合作用的强度增强，释放的O2增多，因此乙瓶中O2浓度上升。 （4）现有载有水绵和好氧型细菌的临时装片、红光源和绿光源，验证植物光合作用对红光的利用率大于对绿光的利用率，可将临时装片置于没有空气的黑暗环境中，分别用同等强度的红光束和绿光束照射水绵，观察好氧型细菌的分布情况。若好氧型细菌更多聚集在红光束照射的部位，即可证明植物光合作用对红光的利用率大于对绿光的利用率。 学科网（北京）股份有限公司 $