精做02 光合作用-备战2022年高考生物大题精做（解析版）

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（1）20世纪30年代，凡涅尔比较了不同生物的光合作用过程，发现它们有共同之处，例如：
绿色植物 CO2+2H2O→（CH2O）+O2+H2O
紫硫细菌 CO2+2H2S→（CH2O）+2S↓+H2O
红细菌 C2+2H2→（CH2O）+H2O
依据紫硫细菌__________________，可推测绿色植物光合作用产生的O2中氧的来源。
（2）1939年希尔（R·Hill）将分离出来的叶绿体放入草酸铁盐溶液中，经过光照后放出O2，同时Fe3+被还原为Fe2+，希尔的实验证明了________________；而且这一发现将光合作用区分为两个阶段：__________________。
（3）20世纪40年代初，美国科学家鲁宾和卡门利用_______________（方法）研究了上述问题，实验设计思路是_______________________（利用小球藻进行实验）。
【答案】光合作用产生的硫来自原料H2S 光合作用产生的氧气来自水 光反应阶段和暗反应阶段 同位素标记法 将同种等量小球藻均分为两组，一组提供H2O和C18O2，另一组提供H218O和CO2，其他条件相同且适宜，测定相同时间内两组实验释放O2的质量
【解析】
（1）绿色植物光合作用和紫硫细菌光合作用的原料区别是H2O和H2S，而绿色植物能产生氧气，紫硫细菌却产生了硫，所以可依据紫硫细菌光合作用产生的硫来自原料H2S，可推测绿色植物光合作用产生的O2中氧的来源。
（2）1939年希尔（R·Hill）将分离出来的叶绿体放入草酸铁盐溶液中，经过光照后放出O2，同时Fe3+被还原为Fe2+，该实验证明了光合作用产生的氧气来自水；而且这一发现将光合作用根据是否需要光将其分为光反应和暗反应两个阶段。
（3）鲁宾和卡门利用同位素标记法研究了光合作用中氧气的来源，实验设计思路是将同种等量小球藻均分为两组，一组提供H2O和C18O2，另一组提供H218O和CO2，其他条件相同且适宜，测定相同时间内两组实验释放O2的质量。
2．如图是研究人员通过实验得出的温度对草莓光合作用的影响（以测定的放氧速率为指标）。据图分析回答：
（1）由图可知，适合草莓生长的最适温度是________。该温度________（填“是”或“不是”或“不一定是”）草莓光合作用的最适温度，原因是_______________________________________。
（2）若向密闭空间内加入18O标记的O2，可在草莓叶肉细胞中检测到有18O的CO2，请写出18O最短的转移途径_______________________（用文字和箭头表示，并注明具体反应阶段）。
（3）实践表明，种植密度过大，草莓单株光合作用强度会下降，限制草莓单株光合作用强度的主要外界因素有________等。
【答案】35℃ 不一定是 因为实际光合速率=净光合速率+呼吸速率，35℃条件下净光合速率最大，但没有测定该温度下的呼吸速率，所以无法确定实际（真正）光合速率的大小，也就不能确定是否是光合作用最适温度 光照强度和CO2浓度
【解析】
（1）由图中曲线变化分析可知，35℃为该净光合速率的最适温度，也是草莓生长的最适温度；但该温度不一定代表了光合作用的最适温度，因为实际光合速率=净光合速率+呼吸速率。35℃条件下净光合速率最大，但没有测定该温度下的呼吸速率，所以无法确定实际（真正）光合速率的大小，也就不能确定是否是光合作用最适温度。
（2）若向密闭空间内加入18O标记的O2，在有氧呼吸第三阶段，18O2与[H]结合产生H218O，在有氧呼吸第二阶段，H218O和丙酮酸分解成C18O2，即18O最短的转移途径为：。
（3）实践表明，种植密度过大，单株间相互影响增大，这些影响主要体现在：①相互遮挡影响光照强度；②影响空气流通进而影响光合作用时CO2浓度供应。所以种植密度过大，草莓单株光合作用强度会下降，限制草莓单株光合作用强度的主要外界因素有光照强度和CO2浓度。
3．适宜温度下，科研人员在密闭玻璃容器内，对某小型植物的栽培条件进行研究，结果如下图（基质含水量为最大持水量的百分比），请回答相关问题：
（1）该实验研究了__________对该植物光合作用的影响，光强为300μml/（m2·s）时，叶肉细胞内产生NADH的场所是____________________。
（2）在探究光照强度对光合作用影响的实验中，向基质中加入的碳酸氢钠溶液的浓度过高，导致植物光合作用速率下降的原因_______________________________。
（3）科研人员在适宜光照强度下，又陆续测定了基质含水量100%~48%范围内干重的变化，发现基质含水量76%时干重最大，则基质含水量76%__________（填“是”“不是”或“不一定是”）该植物制造有机物的最适基质含水量，原因是______________________________。
（4）在光照强度为440μml/（m2·s）时，上午测得光合速率数值高于下午测得的数值，据此可推断叶片中光合产物的积累对光合速率有抑制作用（已知叶片光合产物会被运到果实等器官并被利用）。请以长出幼果的植株为实验材料，设计实验验证这一推断。简要写出实验设计思路________________。
【答案】基质含水量，光照强度 细胞质基质，线粒体基质 该植物根部细胞细胞液的浓度低于外界溶液浓度、细胞失水，导致气孔开放程度减小，CO2吸收量减少，光合速率下降 不一定是 没有测定该基质含水量条件下，呼吸作用消耗的有机物量，无法确定该植物有机物制造量 实验设计思路；取长势相似，幼果数量相同的植株均分成甲、乙两组；甲组进行摘果处理，乙组不做处理；在相同且适宜环境条件下，一段时间后，对两组植球叶片的光合速率进行测定和比较。
【解析】
（1）根据分析可知，该实验的自变量是基质含水量和光照强度因变量是植物的干重，所以该实验研究了基质含水量，光照强度对该植物光合作用的影响；
光强为300μml/（m2·s）时，叶肉细胞进行光合作用和细胞呼吸，NADH是还原型辅酶Ⅰ，在细胞呼吸过程中产生，所以产生NADH的阶段是有氧呼吸第一阶段和有氧呼吸第二阶段，场所是细胞质基质、线粒体基质。
（2）在探究光照强度对光合作用影响的实验中，向基质中加入的碳酸氢钠溶液的浓度过高，该植物根部细胞细胞液的浓度低于外界溶液浓度、细胞失水，导致气孔开放程度减小，CO2吸收量减少，光合速率下降。
（3）科研人员在适宜光照强度下，又陆续测定了基质含水量100%~48%范围内干重的变化，发现基质含水量76%时干重最大，但基质含水量76%不一定是该植物制造有机物的最适基质含水量，因为干重是植物制造有机物的量减去细胞呼吸的消耗量，而该实验没有测定该基质含水量条件下，呼吸作用消耗的有机物量，无法确定该植物有机物制造量。
（4）本实验目的是验证叶片中光合产物的积累对光合速率有抑制作用，自变量是光合产物的有无，因变量是对光合速率的影响，故实验设计思路：
取长势相似，幼果数量相同的植株均分成甲、乙两组；甲组进行摘果处理，乙组不做处理；在相同且适宜环境条件下，一段时间后，对两组植球叶片的光合速率进行测定和比较。
4．在光合作用研究过程中，陆续发现以下事实：
事实 1：在人们对光合作用的认识达到一定程度时，以反应式 6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2表示光合作用。
事实 2：1937 年，植物生理学家希尔发现，将叶绿体分离后置于含有一定浓度蔗糖溶液的试管中， 制备成叶绿体悬浮液。若在试管中加入适当的“电子受体”，给予叶绿体一定强度的光照，在没有CO2时就能放出 O2，同时电子受体被还原。希尔反应式是 H2O+氧化态电子受体→还原态电子受体+1/2O2
事实 3：在希尔反应的基础上，Amn又发现，处于光下的叶绿体在不供给 CO2时，既能积累还原态电子受体也能积累 ATP；若撤去光照，供给 CO2，则还原态电子受体和 ATP 被消耗，并有有机物（CH2O）产生。根据以上事实，回答下列相关问题。
（1）基于以上三个事实推测，光合作用反应式中的 C6H12O6中的 O 可能来自_____。
（2）希尔反应模拟了叶绿体光合作用中_____阶段的部分变化，该阶段中电子受体由氧化态变成还原态的____（填物质名称），希尔实验中配制叶绿体悬浮液时加入一定浓度的蔗糖溶液的目的是_____。
（3）Amn 的实验说明（CH2O）的生成可以不需要光，但需要_____（不考虑水）。
（4）若向叶绿体悬浮液中加入 C3且提供光照、不提供 CO2则短时间内 ATP 和[H]_____（填“会”或“不会”）出现积累，原因是____________。
【答案】CO2 光反应 [H]（或 NADPH 或还原性氢） 形成等渗溶液，维持叶绿体的正常形态和功能 CO2、ATP、[H]（或 NADPH 或还原性氢） 不会 [H]和 ATP 用于暗反应中C3的还原，故在提供了C3的前提下，[H]和ATP 不断被利用，短时间内不会出现积累
【解析】
（1）根据事实2和事实3可知，植物在没有二氧化碳的条件下就能放出氧气，参考化学式可知，水中的O全部转化成了氧气中的O，则光合作用产物C6H12O6中的O来自CO2。
（2）希尔反应模拟了叶绿体光合作用中光反应阶段的部分变化，电子受体由氧化态变为还原态的[H]，为维持叶绿体的正常形态和功能，需保持细胞液内外的渗透压平衡，即需要形成等渗溶液，故配制叶绿体悬浮液时应加入一定浓度的蔗糖溶液。
（3）由事实3可以推测暗反应的进行可以不需要光，但需要有光反应阶段的产物[H]和ATP以及外界提供的CO2。
（4）因光反应产物[H]和ATP可用于暗反应中C3的还原，故在提供了C3的前提下，[H]和ATP不断被利用，短时间内不会出现ATP和[H]的积累。
5．景天科植物具有独特的昼夜节律，在晚上植物体内苹果酸含量升高，糖分含量下降；白天则相反，酸度下降，糖分增多；相应的代谢途径被称为CAM途径，具有此类代谢途径的植物称为CAM植物。图Ⅰ为一昼夜大叶落叶生根（一种CAM植物）CO2吸收速率变化情况，图2为相同时间段内该植物净光合速率的变化情况。
（1）据图推测，CAM植物的气孔在______________（填“白天”或“晚上”）开放，细胞中______________很可能是临时储存CO2的载体。
（2）研究发现，CAM植物细胞中的CO2最早被磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）固定，生成草酰乙酸（OAA），再进一步被还原并大量积累于液泡中。为保证CAM途径的持续进行，物质______________（填英文字母简称）应通过一定化学反应不断重新生成并释放到细胞质中。该途径可通过_________________法追踪C元素的转移路径加以证实。
（3）分析图中信息推测，CAM途径是对_______________（填“干旱”或“湿润”）环境的适应；该途径除维持光合作用外，对植物的生理意义还表现在___________________。
（4）假设昼夜温度不变，若要利用图2信息计算大叶落叶生根上午10时的实际光合速率，计算的思路是_____________________________。
【答案】晚上 苹果酸 PEP 同位素标记 干旱 有效避免白天旺盛的蒸腾作用造成水分过多散失 将晚上的呼吸速率与上午10时的净光合速率相加即为上午10时的实际光合速率
【解析】
（1）据图推测，景天科植物白天几乎不吸收CO2，可见景天科植物白天气孔是关闭的，晚上气孔开放吸CO2，由于晚上吸收CO2，苹果酸含量上升，所以苹果酸很可能是临时储存CO2的载体。
（2）CAM植物细胞中的CO2最早被磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）固定，生成草酰乙酸（OAA），再进一步被还原并大量积累于液泡中，导致细胞中PEP减少。为保证CAM途径的持续进行，细胞中必须有PEP不断重新生成并释放到细胞质中，要追踪C元素的转移路径可以通过同位素标记法进行追踪证实。
（3）CAM白天气孔关闭晚上气孔开放，CAM生活的环境应为干旱的环境，白天关闭气孔能够有效避免白天旺盛的蒸腾作用造成水分过多散失，同时晚上吸收储CO2可以维持白天的光合作用。
（4）如果昼夜温度不变，CAM一天中的呼吸速率不变，根据图2信息将晚上的呼吸速率与上午10时的净光合速率相加即为上午10时的实际光合速率。
6．科研人员以野生型拟南芥植株为材料进行了相关实验，其叶肉细胞渗透压、叶片ABA含量和气孔阻力（与气孔开闭程度有关，气孔全开时气孔阻力最小）之间的变化关系如图1所示，ABA调节气孔关闭与保卫细胞内K+浓度有关，其作用机制如图2所示。
（1）拟南芥叶肉细胞中光合色素分布在__________，作用是__________。
（2）据图分析可知，恢复浇水能提高拟南芥光合作用强度，理由是____________________。
（3）由图2可知，当ABA与受体结合后，通过关闭气孔和抑制气孔打开两条途径协同作用，即__________，调节保卫细胞内K+浓度，使气孔维持关闭状态。为进一步研究ABA受体与气孔关闭的关系，研究者以野生型拟南芥植株和超表达ABA受体基因的拟南芥植株为材料设置对照实验，进行培养并定期测量叶片的____________________。若____________________，则说明ABA受体增多能够加速气孔关闭，
（4）研究发现，在干旱条件下，ABA浓度与光合色素降解程度呈正相关，请以拟南芥ABA缺失突变体为材料，设计实验验证该结论，写出实验思路和预期结果（光合色素含量的测定方法不作要求）。
实验思路：__________________________________________________；
预期结果：___________________________________________________。
【答案】叶绿体类囊体薄膜上 吸收、传递和转化光能 ABA含量降低，气孔阻力减小，CO2供应增加，光合作用增强 促进保卫细胞内Ca2+增加，促进K+外流，同时抑制K+内流 气孔阻力（或气孔直径） 实验组叶片的气孔阻力大于(或气孔直径小于)对照组(2分) 实验思路：取经过千旱处理的拟南芥ABA缺失突变体若千并分组编号，用不同浓度 的ABA溶液处理，再置于相同且适宜条件下培养。一段时间后测定各组叶片的光合色素含量 预期结果：随着ABA浓度的增大，拟南芥ABA缺失突变体中光合色素含量逐渐下降
【解析】
（1）拟南芥叶肉细胞中光合色素分布在叶绿体类囊体薄膜上，作用是吸收、传递和转化光能。
（2）据图分析可知，恢复浇水后ABA含量降低，气孔阻力减小，CO2供应增加，光合作用增强，故恢复浇水能提高拟南芥光合作用强度。
（3）由图2可知，当ABA与受体结合后，促进保卫细胞内Ca2+增加，促进K+外流，使气孔关闭状态，同时抑制K+内流，调节保卫细胞内K+浓度，使气孔维持关闭状态（抑制气孔开放），即通过关闭气孔和抑制气孔打开两条途径协同作用。由于当ABA与受体结合后，使气孔维持关闭状态。故为进一步研究ABA受体与气孔关闭的关系，以野生型拟南芥植株和超表达ABA受体基因（ABA受体增多）的拟南芥植株为材料设置对照实验，进行培养，自变量为ABA受体的多少，因变量的指标应为叶片的气孔阻力（或气孔直径）。若实验组叶片的气孔阻力大于(或气孔直径小于)对照组，则说明ABA受体增多能够加速气孔关闭。
（4）分析题意可知，该实验目的为验证在干旱条件下，ABA浓度与光合色素降解程度呈正相关，自变量为ABA浓度，因变量为光合色素含量，故实验思路为：取经过干旱处理的拟南芥ABA缺失突变体若干并分组编号，用不同浓度的ABA溶液处理，再置于相同且适宜条件下培养。一段时间后测定各组叶片的光合色素含量。
预期结果：随着ABA浓度的增大，拟南芥ABA缺失突变体中光合色素含量逐渐下降。
7．夏季研究人员用图1装置探究黑藻的光合速率在24 h内的变化情况，其中长方体容器被滑板P(可以左右自由滑动)分成左右互不相通的两部分；实验结果如图2所示(S1、S2、S3表示相应图形面积)。分析回答下列问题(不考虑温度对呼吸作用的影响)：
（1）影响图1中黑藻光合速率的主要环境因素有_______;实验过程中应____(填“打开”或“关闭”)图甲装置的阀门K，NaHCO3缓冲液的作用是_______________。
（2）图2中表示叶绿体吸收CO2的区段是________________(用字母表示)。一昼夜中有机物积累量为____________(用S所代表的面积表示)。
（3）图2中，f点时黑藻产生[H]的结构(部位)有____________；bd段和gh段都呈下降趋势，请分析主要原因：______________________________。
【答案】光照强度、温度 打开 提供CO2且维持其浓度不变 ad和eh S1+S3-S2 类囊体薄膜、细胞质基质和线粒体基质 bd段下降是光照强度下降导致光合速率下降；gh段下降主要是温度高，影响有关酶的活性，导致光合速率下降
【解析】
（1）影响光合作用的环境因素主要有光照强度、温度和二氧化碳浓度等，图1装置中CO2浓度应基本保持稳定，所以温度、光照强度的不同会引起光合作用强度的改变；实验过程中应打开图1装置的阀门K；NaHCO3的作用是提供CO2且维持其浓度不变。
（2）当叶绿体吸收CO2时，说明植物体进行光合作用，图2中ad和eh段有光照，有光合作用，所以图2中ad和eh段叶绿体吸收CO2；图2中S1+S3可以表示白天有机物的积累量，S2可以表示夜间有机物的消耗量，所以一昼夜有机物的积累量为S1+S3-S2。
（3）图2中，f点同时进行光合作用和呼吸作用，因此产生[H]的结构（部位）有类囊体薄膜、细胞质基质和线粒体基质；bd段下降是光照强度下降，导致光合速率下降；gh段下降主要是温度升高，影响与光合作用有关酶的活性，导致光合速率下降。
8．甲图是大麦幼根的呼吸作用图，乙图为大麦的光合和呼吸作用图。请回答：
（1）甲图中E表示___________，阴影部分表示______________，若AB=BC，则A点大麦幼根有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖之比为___________。
（2）如果把甲图中大麦幼根换成小鼠，请在图中画出小鼠呼吸作用释放的CO2量 与O2浓度之间的关系曲线_______。（请标出横纵坐标的生物学意义等关键信息）
（3）乙图中A表示___________，乙图植物有机物积累量最大时对应的最低温度约为_____℃，光合作用制造的有机物是呼吸作用消耗有机物2倍的点是___________，图中光合作用单位时间内固定的CO2最大量为___________。
（4）某同学以新鲜的绿色植物叶片为材料，探究环境条件对细胞呼吸速率的影响，请帮助他提出一个探究课题__________________________。需特别注意的是，该实验必须在___________条件下进行。
【答案】在此氧气浓度下，大麦幼根只进行需氧呼吸 无氧呼吸产生的二氧化碳 1∶3 在此温度下，植物的光合作用强度等于呼吸作用强度（植物光合作用 积累的有机物为0） 10 C和E 60 探究温度（O2 浓度 CO2浓度 ）对细胞呼吸速率的影响 遮光（黑暗）
【解析】
（1）甲图中E为氧气的吸收量和二氧化碳的释放量相等的点，此时意味着只有有氧呼吸，即E点为无氧呼吸消失点，由于氧气吸收量曲线可以表示有氧呼吸释放的二氧化碳量，因此两条曲线的差值，即图中阴影部分的面积表示无氧呼吸产生的二氧化碳，若AB=BC，则表示在该氧气浓度条件下，有氧呼吸和无氧呼吸释放的二氧化碳量相等，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可知，此时A点大麦幼根有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖之比为 1∶3。
（2）如果把甲图中大麦幼根换成小鼠，由于小鼠无氧呼吸的产物是乳酸，即无二氧化碳生成，因此，若将材料改为小鼠呼吸作用释放的CO2量 与O2浓度之间的关系曲线，则只能表示出氧气浓度的变化对有氧呼吸产生的二氧化碳量的影响曲线，即为下图结果：
（3）乙图中A表示从空气中吸收的二氧化碳为0，说明A点对应的温度条件下光合作用速率与呼吸作用速率相等，即此时净光合速率为0，乙图中从空气中吸收的二氧化碳量的变化曲线表示植物的净光合速率，图中D点时，植物有机物积累量达到最大，而且该点对应的温度最低，约10℃，光合作用制造的有机物指的是总光合速率，由于总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和，因此光合作用制造的有机物是呼吸作用消耗有机物2倍的点即为净光合速率的变化曲线与呼吸速率变化曲线的交点，即图中的C和E两点，图中光合作用单位时间内固定的CO2最大量即为总光合速率的最大量，即图中的E点，此时总光合速率为30+30=60。
（4）本实验的目的是探究环境条件对细胞呼吸速率的影响，显然实验的自变量是环境条件的变化，这里的环境条件可以是氧气浓度的变化，也可以是温度的变化等，因此选择的课题可以是探究温度（O2 浓度 CO2浓度 ）对细胞呼吸速率的影响；因变量是细胞呼吸速率的变化，由于本实验的材料选择的是绿叶，为了避免光合作用对呼吸速率的影响，该实验必须要在黑暗条件下进行，实验设计的思路为，在黑暗（遮光）条件下，改变环境条件（O2 浓度 CO2浓度），然后分别测得细胞呼吸速率，根据测得的数据进行分析得出结论。
9．实验室中，用不同频率的闪光（Hz=光照—黑暗交替次数/s，光照和黑暗的持续时间相等）照射某植物叶片，在其它条件适宜时，测得叶片的光合速率（CO2µml·m-2·s-1）变化如下图。据图回答下列问题：
（1）光照时，植物叶肉细胞中色素的作用是__________，这个过程发生在__________（场所）。
（2）在频闪的黑暗阶段，该植物能合成有机物，这表明光合作用过程中有些反应可以在黑暗条件下进行，这些反应包括__________。
（3）闪光频率较低时，随着闪光频率的增加，黑暗阶段的光合速率______。当闪光频率大于1Hz后，光照条件下的光合速率和黑暗条件下的光合速率相等，表明此时光照条件下产生的__________能完全满足___________。
【答案】吸收、传递和转化光能 叶绿体的类囊体膜上 CO2的固定和C3化合物的还原 增大 ATP、[H] 黑暗条件下暗反应对ATP和[H]的需求
【解析】
（1）植物叶肉细胞内叶绿体的类囊体薄膜上含有光合色素，在光照条件下能吸收、传递和转化光能。
（2）光合作用暗反应的过程包括CO2的固定和C3化合物的还原，能够在黑暗条件下进行。
（3）由图示可知，闪光频率较低时，随着闪光频率的增加，黑暗阶段的光合速率逐渐增大，当闪光频率大于1Hz后，光照条件下的光合速率和黑暗条件下的光合速率相等，表明此时光照条件下产生的ATP、[H]能完全满足黑暗条件下暗反应对ATP和[H]的需求。
10．土壤类型和氮肥的施用量均会影响蚕豆的产量。通过适当的措施减少氮肥的施用量，同时保证蚕豆高产是蚕豆种植业可持续发展的关键。对此科研人员进行了相关实验，实验中涉及的其它条件相同且适宜，结果如图。请回答下列问题：
（1）适当增施氮肥能促进蚕豆增产的原因是_______________________。
（2）据图分析，氮肥施用量相同时，__________________土壤有利于提高蚕豆产量，原因是_______________________。
（3）两种土壤条件下，氮肥施用量超过240kg／hm2情况下，蚕豆产量反而下降，原因是_________________。
（4）请结合以上信息说出农业生产中提高产量可采取的措施______________________。
【答案】氮是组成叶绿素和各种酶的元素，增施氮肥有利于提高光合作用效率 透气性 透气性土壤有利于根部细胞进行有氧呼吸，为主动运输吸收无机盐离子提供能量 施用氮肥过多会造成根部土壤溶液浓度过大，影响蚕豆对水的吸收 中耕松土、合埋施肥
【解析】
（1）氮元素是绿色植物必需的矿质元素，叶绿素合成需要氮元素，施加适量氮肥可以提高叶绿素含量，使光合作用增强；氮是酶合成的必需元素，施加适量氮肥有利于参与光合作用的酶的合成。氮是蛋白质合成的必需元素，施加适量氮肥有利于子粒中蛋白质的合成，增加产量。
（2）据图分析，氮肥施用量相同时，透气性土壤单株子粒产量高于非透气性土壤，说明透气性土壤有利于提高蚕豆产量。因为植物吸收氮肥的方式主要是主动运输，需要载体和能量。透气性土壤有利于根部细胞进行有氧呼吸，为主动运输吸收无机盐离子提供能量。
（3）氮肥施用量超过240kg／hm2情况下，蚕豆产量反而下降，原因是氮肥施用量较高会导致土壤溶液浓度较大，蚕豆根部细胞液的浓度和外界溶液浓度差减小，影响蚕豆对水的吸收。
（4）据图分析，相同土壤条件下，单株子粒产量随一定氮肥的施用量的增加而增加；相同氮肥施用量条件下，透气性土壤的单株子粒产量大于非透气性土壤，所以农业生产上可采用合理施肥、中耕松土（提高土壤含氧量）来提高产量。
11．很多植物体内只有一条固定CO2的途径，即卡尔文循环，也称为C3途径，这样的植物被称为C3植物；还有一些植物如玉米、甘蔗除了具有C3途径外，还有另外一条固定CO2的途径，即C4途径，这样的植物被称为C4植物，如下图所示。C4途径起到了“CO2泵”的作用，能将叶肉细胞周围低浓度的CO2聚集到维管束鞘细胞叶绿体内形成高浓度的CO2进行高效的光合作用。C3植物叶肉细胞含有大量叶绿体，维管束鞘细胞不含叶绿体；C4植物叶肉细胞有正常的叶绿体，维管束鞘细胞含有没有基粒的叶绿体，进行光合作用时叶肉细胞叶绿体内无淀粉合成，维管束鞘细胞叶绿体内有大量淀粉合成。请回答下列问题：
（1）C3植物和C4植物体内固定CO2的物质分别是________________、____________。C3植物和C4植物叶片内进行光合作用的细胞分别是____________、____________。
（2）研究发现，C4途径固定CO2的酶比C3途径固定CO2的酶对CO2的亲和力高60多倍，据此推测C3植物和C4植物比较，CO2补偿点较低的是____________，中午因温度较高气孔关闭，对光合作用影响较小的是____________。
（3）将C3植物和C4植物黑暗处理24小时，再进行一小段时间的光照，经脱色处理后，再用碘液对C3植物和C4植物的叶肉细胞和维管束鞘细胞染色，出现蓝色的细胞有____________。
【答案】C5 C5、PEP 叶肉细胞 叶肉细胞、维管束鞘细胞 C4植物 C4植物 C3植物叶肉细胞、C4植物维管束鞘细胞
【解析】
（1）C3植物固定CO2的物质是C5，而C4植物首先是PEP将CO2固定生成C4，而C4化合物转变成苹果酸，苹果酸再释放CO2在维管束鞘细胞中被C5固定；C3植物进行光合作用的细胞一般是叶肉细胞，而C4植物进行光合作用的细胞是叶肉细胞和维管束鞘细胞。
（2）由于C4途径固定CO2的酶比C3途径固定CO2的酶对CO2的亲和力高60多倍，说明其固定CO2能力较强，因此在较低浓度的CO2条件下可以达到补偿点，所以CO2补偿点较低的是C4植物；中午温度高，导致气孔关闭，植物吸收的CO2减少，而C4植物固定CO2的能力强，所以对其光合作用影响小。
（3）由于C3植物只有叶肉细胞进行光合作用，所以产生淀粉的场所在叶肉细胞，而C4植物产生淀粉的细胞是在维管束鞘细胞，所以出现蓝色的细胞有C3植物叶肉细胞、C4植物维管束鞘细胞。
12．如今在卧室中摆放多肉植物已成为一种时尚。绝大多数的多肉植物有一种特殊的CO2固定方式：夜间气孔开放，固定CO2产生苹果酸储存在液泡中(如图一)；白天气孔关闭，苹果酸脱羧释放CO2，用于光合作用(如图二)。据图分析回答下列问题。
（1）多肉植物细胞内参与CO2固定的物质有___________；若上午10点突然降低环境中CO2浓度，则短时间内多肉植物细胞中C3的含量变化是______________。
（2）夜间多肉植物细胞内的pH会下降，原因是______________________。
（3）研究表明，光质在植物的生长发育、形态建成和生理代谢方面具有明显的调控作用。欲研究一定比例组合(1：1与3：1)的红光和蓝光对某多肉植物幼苗光合作用的影响，实验应注意调节各组光源与幼苗的距离，使_____________。除了不同比例的红蓝光组，实验还应设置_______________作为对照组。本实验除了可以测量二氧化碳的吸收速率或者氧气的释放速率等表示光合速率的指标外，还可以测量气孔导度以及_______________________________________________(答出两点即可)。
【答案】磷酸烯醇式丙酮酸和C5 基本不变 夜间多肉植物细胞固定CO2产生苹果酸；夜间多肉植物细胞呼吸作用产生CO2形成H2CO3 各组光照强度相同 白光、红光、蓝光 色素含量、色素比例、胞间CO2浓度、蒸腾速率皆可
【解析】
（1）由图1可知:多肉植物细胞内参与CO2固定的物质有磷酸烯醇式丙酮酸和C5，上午10点时，突然降低环境中CO2浓度，多肉植物气孔关闭，叶绿体固定的二氧化碳来自苹果酸经脱羧作用释放CO2和细胞的呼吸作用产生，与外界二氧化碳的关系不大，短时间内，细胞中C3化合物的含量基本不变；
（2）由于夜间多肉植物细胞固定CO2产生苹果酸，夜间多肉植物细胞呼吸作用产生CO2形成H2CO3，从而导致多肉植物细胞内的pH会下降；
（3）研究的自变量是光质，无关变量应相同且适宜，调节各组光源与幼苗的距离，是使光照强度相同。除了不同比例的红蓝光组，实验还应设置白光、红光、蓝光作为对照组。衡量光合作用的指标除了气孔导度外，还可以测量色素含量、色素比例、胞间CO2浓度、蒸腾速率等。
13．南通某中学生物研究性学习小组以芒草、韭菜叶片为材料，探究CO2浓度对植物光合速率的影响，主要实验步骤如下：
步骤1 制备叶圆片 取生长旺盛的2种植物叶片，用打孔器制备直径为l cm的叶圆片。
步骤2 制备真空叶圆片 向装有10 mL蒸馏水的注射器中加入10片叶圆片（如图1），在排除注射器前端空气后堵住前端小孔，再连续多次拉动活塞，直至叶圆片全部下沉至水底。置于黑暗环境中保存。
步骤3 实验探究 取注射器6个，分别放入10片芒草叶圆片，再依次加入等量不同浓度的NaHCO3溶液，然后将6个注射器插入实验架上圆盘内圈1—6号小孔中（如图2），置于适宜温度下，开启LED冷光源并计时，记录并计算每组叶圆片上浮到液面的平均时间。再用韭菜叶圆片重复上述实验。
请回答：
（1）步骤2中制备的真空叶圆片保存时，置于黑暗中的原因是_____。
（2）实验中选用“LED冷光源”是为防止______变化影响实验结果，实验过程中叶圆片上浮是由于__，使叶圆片浮力增大。
（3）实验结果如图，CO2浓度与植物光合速率的关系为____，NaHCO3溶液浓度小于3.5%时，两种植物叶圆片对CO2浓度变化更敏感的是____。
（4）该小组还利用内、中、外三圈各三个小孔来探究光照强度对芒草叶片光合速率的影响，观察到各个注射器中叶圆片上浮均较快且差异不明显，其原因可能是 ____、____ 。
【答案】避免叶圆片进行光合作用，影响实验结果 温度 光合速率大于呼吸速率、O2在细胞间隙积累 在一定范围内，CO2浓度与植物光合速率呈正相关 芒草 光照强度过强 光照强度差异不明显（或NaHCO3溶液浓度过高或CO2浓度过高）
【解析】
（1）为避免叶圆片进行光合作用，影响实验结果，故应将步骤2中制备的真空叶圆片保存时置于黑暗中。
（2）因温度也会影响光合作用速率，故为防止温度变化影响实验结果，应选用“LED冷光源”；实验过程光合速率大于呼吸速率，O2会在细胞间隙积累，使叶圆片浮力增大，并造成实验过程中叶圆片上浮。
（3）据实验结果可知：在一定范围内，NaHCO3溶液浓度越高，叶片上浮的时间越短，即CO2浓度与植物光合速率呈正相关；NaHCO3溶液浓度小于3.5%时，芒草随NaHCO3溶液浓度的升高而变化趋势更为明显，故其对CO2浓度变化更敏感。
（4）若利用内、中、外三圈各三个小孔来探究光照强度对芒草叶片光合速率的影响，观察到各个注射器中叶圆片上浮均较快且差异不明显，可从影响光合作用速率的因素考虑，如光照强度、C02浓度等，故原因可能有光照强度过强、光照强度差异不明显（或NaHCO3溶液浓度过高或CO2浓度过高）。
14．2019年10月，科学家袁隆平院士带领的研究团队在塔克拉玛干沙漠成功试种海水稻，为解决粮食问题提供了重要方案。该海水稻不仅具有较强的耐高盐碱能力，而且持续耕种后还能有效降低土地盐碱度。回答下列问题：
（1）海水稻植株细胞中含量最多的化合物是_________，该化合物在细胞中的作用有_________（答出1条即可）。
（2）为探究高盐条件对海水稻光合速率的影响某研究小组进行了相关研究，并根据实验测得的数据绘制了如图所示的曲线。
①该海水稻进行光合作用时，光反应阶段发生在__________，该阶段中光合色素吸收的光能有两方面用途：一是将水分解成氧气和[H]，二是_________。
②用NaC1溶液处理后，海水稻光合速率下降，其原因可能是_________。图中A、B、C三组海水稻经NaC1溶液处理后，短时间内叶绿体基质中C3含量的多少关系是_______（用“>”表示）。
（3）海水稻的耐盐碱能力与STRK1基因密切相关。请利用稳定遗传的耐盐碱水稻和不耐盐碱水稻为实验材料，设计实验探究该基因是位于细胞核中还是细胞质中_________（简要写出实验思路和结论）。
【答案】水 细胞结构的重要组成成分（或运输营养物质和代谢废物等） 叶绿体类囊体（基粒） 合成ATP 海水稻根部细胞细胞液的浓度低于外界溶液细胞失水，导致气孔开放度减小，CO2吸收量减小，光合速率下降 A>B>C 让稳定遗传的耐盐碱水稻和不耐盐碱水稻分别进行正、反交，若正、反交结果一致，则STRK1基因位于细胞核中；若正、反交结果不一致，则STRK1基因位于细胞质中。
【解析】
（1）海水稻植株细胞中含量最多的化合物是水，细胞中的水包括自由水和结合水，其中结合水是细胞结构的重要组成成分。
（2）①光反应的场所是叶绿体类囊体薄膜，该阶段中光合色素吸收的光能有两方面用途：一是将水分解成氧气和[H]，二是合成ATP。
②用NaCl溶液处理后，海水稻根部细胞细胞液浓度低于外界溶液，细胞失水，导致气孔开放程度减小，导致CO2吸收量下降，光合速率下降。图示中，NaCI溶液处理后，A、B、C三组海水稻光合速率都下降，且NaCl溶液浓度越高，气孔开放度越低，CO2吸收量越低。CO2吸收量下降，与C5固定产生的C3速率降低，由于三组中光照强度相同，短时间内C3的还原速率相同，因此A、B、C三组叶绿体基质中C3含量的大小关系是A组>B组>C组。
（3）要探究该基因是位于细胞核中还是细胞质中，由于母系遗传子代的性状与母本相同，故可通过正反交实验来判断，即让稳定遗传的耐盐水稻和不耐盐碱水稻分别进行正、反交，若正反交实验结果一致，则STRK1基因位于细胞核中，若正反交结果不一致，则STRK1基因位于细胞质中。
15．为探究大麦对杂草（千里光）生长的作用，某同学用大麦种子、千里光的种子、50×50×10cm栽种盒等实验材料做了以下3组实验：甲组为一排大麦种子，一排千里光种子交替；乙组全部播种大麦种子；丙组全部播种千里光种子。在一定的温度、光照条件下培养，每天观察记录。一段时间后比较混合种植的植物跟单独种植的植物数量特征的差异。请回答：
（1）为达到上述实验目的，可选择________________为实验组，___________________为对照组。
（2）以下可用于观察、记录的数量特征有_________。
A．发芽率B．平均叶长C．平均植株高度D．每株植物平均花数E．地上枝平均干重
（3）该同学认为大麦产生某种物质影响杂草（千里光）的生长。请参照题干给出的信息，补充、完善以下实验设计（要求：形成2组对照实验）。
①制备大麦提取液。把大麦的根、茎切碎制成匀浆。
②____________________________________。
③甲组喷洒大麦提取液，乙组喷洒等量的清水。在一定的温度、光照条件下培养，每天观察记录。
④一段时间后比较2组实验植物的特征差异。
请预测并分析实验结果_______________________。
【答案】甲 丙 ABCDE 取2个50×50×10cm栽种盒，分为甲、乙两组，同时播种等量千里光种子 若甲、乙两组千里光的数量特征差不多，说明大麦提取液对杂草的生长无影响；若甲组千里光的数量特征显著低于乙组，说明大麦提取液对杂草的生长有抑制作用；若甲组千里光的数量特征显著高于乙组，说明大麦提取液对杂草的生长有促进作用
【解析】
（1）根据实验目的，结合题意分析可知，甲组在千里光种子中穿插种植了大麦种子，可以作为实验组；丙组全部播种千里光种子，没有种植大麦种子可以作为对照组。
（2）该实验的因变量是观察千里光的生长状况，如千里光种子的发芽率、平均叶长、平均植株高度、每株植物平均花数、地上枝平均干重等，ABCDE均正确。
故选ABCDE。
（3）为探究大麦产生的某种物质对杂草（千里光）生长的影响。
①制备大麦提取液。把大麦的根、茎切碎制成匀浆。
②取2个50×50×10cm栽种盒，随机分为甲、乙两组，同时播种等量千里光种子。
③甲组喷洒大麦提取液，乙组喷洒等量的清水。在一定的温度、光照条件下培养，每天观察记录。
④一段时间后比较2组实验植物的特征差异。
预期结果与结论：若甲、乙两组千里光的数量特征差不多，说明大麦提取液对杂草的生长无影响；若甲组千里光的数量特征显著低于乙组，说明大麦提取液对杂草的生长有抑制作用；若甲组千里光的数量特征显著高于乙组，说明大麦提取液对杂草的生长有促进作用。
光照强度μml/（m2·s）
440
300
170
基质含水量
100%
76%
48%
100%
76%
48%
100%
76%
48%
干重（g）
42
68
46
51
76
56
38
46
40