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人教版 (新课标)必修1《分子与细胞》二 光合作用的原理和应用[55]第2课时练习题
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第5章 细胞的能量供应和利用
第4节 能量之源——光与光合作用
第2课时 光合作用的原理和应用
基础过关练
题组一 光合作用的探究历程
1.下图表示德国植物学家萨克斯的实验。绿色叶片放在暗处经数小时“饥饿”处理(消耗掉叶片中的淀粉)后,再把叶片的一部分遮光,其他部分曝光。一段时间后,经脱色、漂洗再用碘液处理,结果遮光部分不变蓝,曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合理的是 ( )
①本实验未设专门的对照组
②有无光照是a、b区域出现不同结果的唯一原因
③实验初始时a、b区域均达到无淀粉状态
④实验证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉
A.只有②③ B.只有①②③
C.只有②③④ D.①~④全部
2.(2020广西桂林十八中高一开学考试)在光合作用的探究历程中,德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律,提出了植物在进行光合作用时能量转化的假说。下列能证明这一假说的实验是 ( )
A.鲁宾和卡门证明光合作用产生的氧气来自水
B.恩格尔曼证明光合作用的有效光是红光和蓝紫光
C.萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用可以产生淀粉
D.英格豪斯证明植物在光照条件下可以改变空气成分
3.(2021贵州思南中学高一期中)以下关于叶绿体和光合作用的几个实验,得不到相应实验结果的是 ( )
A.将叶绿素的无水乙醇提取液置于适宜光源处照射5 h,加碘液处理后溶液呈蓝色
B.温暖晴朗的一天下午,在某植物的向阳处采得一片叶片,用酒精隔水加热脱色,并加碘液处理叶片,变成蓝色
C.将叶绿体色素的无水乙醇提取液放于自然光和三棱镜之间,从三棱镜的一侧观察,连续光谱中变暗(暗带)的区域主要是红光和蓝紫光区域
D.将经饥饿处理后的绿色正常叶片置于含有充足14CO2的密闭透明的照光小室内,3小时后在叶内淀粉中可检验到14C的存在
题组二 光合作用的过程
4.(2021甘肃武威六中高三月考)下图所示为叶绿体中色素蛋白等成分在膜上的分布。下列关于相关过程以及发生场所的说法,不正确的是 ( )
A.H2O的光解发生在光反应阶段,场所是叶绿体类囊体薄膜
B.膜上的叶绿素主要吸收蓝紫光和红光用于光合作用
C.发生的能量转换是光能→化学能
D.CO2的固定也发生在图示的膜上
5.(2021陕西咸阳实验中学高一月考)光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。对于改变反应条件而引起的变化,说法正确的是 (深度解析)
A.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3值减小
B.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP值增加
C.突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中C3/C5值减小
D.突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP值减小
6.如图表示植物细胞的光合作用过程简图,其中①~⑥代表物质。相关叙述错误的是 ( )
A.光照强度是影响④→③转化速率的重要因素
B.③转化为④时,光能转化成了活跃的化学能
C.物质⑤和⑥进行跨膜运输时都不需消耗能量
D.①②的相互转化速率制约③④的相互转化速率
7.如图表示光合作用过程,请据图回答问题:
(1)光合作用分为两个阶段E、F,是在 (细胞器)中进行的。
(2)图中A是 ,其功能主要是吸收 光和 光。
(3)在E阶段中物质的变化有:水分解生成B 和 ;ADP和Pi生成C 。
(4)在F阶段中,CO2被C5固定生成D ,D最终被还原生成C5和(CH2O)。
(5)光合作用中,F阶段利用的能量是 。
题组三 探究影响光合作用的因素
8.(2021河南洛阳一中高一月考)已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃,如图表示30 ℃时光合作用与光照强度的关系。若温度降到25 ℃(原光照强度和二氧化碳浓度不变),理论上图中相应点a、b、d的移动方向分别是 ( )
A.下移、右移、上移 B.下移、左移、下移
C.上移、左移、上移 D.上移、右移、上移
9.(2021江西南昌二中高一期中)在不同光照强度下,某植株的净光合速率随CO2浓度的变化曲线如图所示。下列相关叙述错误的是 ( )
A.当CO2浓度为a时,高光照强度下该植株叶肉细胞的净光合速率为0
B.当CO2浓度为b时,高、中、低光照强度下该植株的叶绿体和线粒体都可产生ATP
C.当CO2浓度大于c时,限制曲线B、C不再升高的原因可能是光照强度
D.据图判断,在温室中可通过适当提高CO2浓度和光照强度来提高产量
10.(2021山西晋城高一月考)科研人员检测晴朗天气下露天栽培和大棚栽培的油桃的光合速率(Pn)日变化情况,并将检测结果绘制成图。下列相关说法错误的是 ( )
A.光照强度增大是导致AB段、LM段Pn增加的主要原因
B.致使BC段、MN段Pn下降的原因是气孔关闭
C.致使EF段、OP段Pn下降的原因是光照逐渐减弱
D.适时浇水、增施农家肥是提高大田作物产量的重要措施
题组四 光合作用原理的应用和化能合成作用
11.下列有关农谚的解释,错误的是 ( )
农谚
解释
A
“白天热来夜间冷,一棵豆儿打一捧”
适当增加昼夜温差,有利于有机物积累,增加产量
B
“稻田水多是糖浆,麦田水多是砒霜”
不同植物对水分的需求不同,合理灌溉有助于增加产量
C
“地尽其用用不荒,合理密植多打粮”
合理提高农作物种植密度,可提高光合作用速率,增加产量
D
“锅底无柴难烧饭,田里无粪难增产”
施用有机肥可为农作物提供二氧化碳和无机盐,增加产量
12.下列关于光合作用和化能合成作用的叙述,错误的是 ( )
A.光反应阶段不需要酶的参与
B.硝化细菌是自养需氧型生物,能将NH3氧化成HNO3
C.光合作用过程中既有[H]的产生又有[H]的消耗
D.化能合成作用可以利用无机物氧化时释放的能量来制造有机物
能力提升练
一、选择题
1.()下图所示结构为绿色植物叶肉细胞中的甲、乙两种细胞器。据图分析,下列说法错误的是 ( )
A.结构甲为叶绿体,结构乙为线粒体
B.结构甲和乙含有双层膜,都能合成ATP
C.结构甲中的膜结构产生的[H]可在结构乙的内膜上被消耗
D.图示叶肉细胞有有机物的积累,但植株不一定正常生长
2.(2021四川内江六中高一期中,)绿色植物是主要的能量转换者,因为它们含有叶绿体(图甲)这一完成能量转换的细胞器,①~④分别代表图甲中叶绿体的结构,图乙是在图甲④结构中进行的生化反应,图丙是图甲中的色素分离结果。
下列相关叙述中,不正确的是 ( )
A.图丙中的色素带由1到4分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素
B.图甲中①和③的成分和结构相似
C.环境条件相对稳定的情况下,图甲④中的C3含量多于C5含量
D.如果突然降低CO2的浓度,图乙中的C3含量会一直下降
3.(2021山东青岛高三质量检测,)为研究光反应中ATP产生的原理,有科学家进行如下实验:将叶绿体类囊体置于pH为4的琥珀酸溶液后,琥珀酸进入类囊体腔,腔内的pH下降为4;然后把悬浮液的pH迅速上升为8,此时类囊体内pH为4,类囊体外pH为8,在有ADP和Pi存在时类囊体生成ATP,对实验条件和结论分析正确的是 ( )
A.黑暗中进行,结果表明:H+能通过自由扩散进入类囊体膜
B.光照下进行,结果支持:合成ATP的能量直接来自色素吸收的光能
C.黑暗中进行,结果支持:光反应使类囊体内外产生H+浓度差,推动ATP合成
D.光照下进行,结果表明:光反应产生的[H]参与暗反应中三碳化合物的还原
4.(2021四川遂宁安居高一期中,)下面是光合作用过程的实验图解。请分析判断相关说法中不正确的是 ( )
A.此实验说明叶绿体是进行光合作用的完整的结构单位
B.装置b因缺少有关酶及C5而不能产生含14C的有机物
C.适当增强光照、增加CO2浓度及适当提高温度对本实验最终c试管中含14C有机物的产量无影响
D.本实验能证明光反应为暗反应提供了反应必需的条件
5.(不定项)(2021安徽“江淮十校”高三质检,)植物叶片的光合作用强度可通过通气法来测定,如图1所示(装置中通入气体的CO2浓度是可以调节的)。将适量叶片置于同化箱中,在一定的光照强度和温度条件下,让空气沿箭头方向缓慢流动,并用CO2分析仪测定A、B两处CO2浓度的变化。图2表示该叶片在适宜条件下进行的一些处理。下列有关叙述正确的是 ( )
A.欲使A、B两处气体CO2浓度相同,可以通过控制光照强度来实现
B.如果B处气体CO2浓度低于A处,说明叶片光合作用强度大于呼吸作用强度
C.图2中,2小时内叶片呼吸作用消耗的有机物的量为2(a-b)
D.图2中,叶片光合作用制造有机物的量可表示为a+c-b
6.(2021陕西宝鸡金台高一期中,)某研究小组在水肥充足条件下,观测了玉米光合速率等生理指标日变化趋势,结果如图所示。据图判断下列有关叙述正确的是 ( )
A.光合作用消耗ATP最快的时刻是15:00
B.根吸水能力最强的时刻是12:00
C.直接引起蒸腾速率变化的生理指标是气孔阻抗
D.影响光合速率的环境因素主要是CO2浓度
7.(2021江西鹰潭第一中学高三月考,)现有阳生和阴生植物各一组,从这两种植物上各取一片彼此相似的叶片,分别放在两个透明盒子中。在适宜温度条件下,逐渐增加光照强度,测定放氧速率的数据如下表。下列相关叙述错误的是 ( )
光强[μmol光子/(m2·s)]
0
10
25
50
100
250
500
600
放氧速率[μmolO2/(m2·s)]
叶片
A
-20
-10
-5
-1
5
15
28
30
叶片
B
-2
-0.5
1.5
3
6
10
12
11
A.由表中数据可以推测,取自阳生植物的叶片是A
B.光照强度直接影响光反应中[H]、ATP的生成
C.光照强度为50 μmol光子/(m2·s)时,叶片B产生的氧气量大于叶片A
D.光照强度>600 μmol光子/(m2·s)时,叶片A放氧速率主要被CO2浓度限制
8.(2021陕西西安一中高一期中,)如图是夏季连续两昼夜内,某野外植物CO2吸收量和释放量的变化曲线图。S1~S5表示曲线与横轴围成的面积。下列叙述错误的是 ( )
A.图中B点和I点,该植物的光合作用强度和呼吸作用强度相同
B.图中DE段不是直线的原因可能是夜间温度不稳定,影响植物的呼吸作用
C.如果S1+S3+S5>S2+S4,表明该植物在这两昼夜内有机物的积累为负值
D.图中S2明显小于S4,造成这种情况的主要外界因素最可能是CO2浓度
9.(2021江西赣县三中高二上入学考试,)如图1为适宜温度下小球藻光合速率与光照强度的关系;图2表示将小球藻放在密闭容器内,在一定温度条件下容器内CO2浓度的变化情况。下列有关说法错误的是 ( )
A.图1中光照强度为8时叶绿体产生O2的最大速率为8
B.图1中光照强度为2时,小球藻细胞内叶绿体产生的O2全部被线粒体消耗
C.若图2实验中有两个小时处于黑暗中,则没有光照的时间段应是2~4 h
D.图2实验过程中,4~6 h的平均光照强度小于8~10 h的平均光照强度
二、非选择题
10.(2021河南洛阳实验中学高三检测,)菠萝植株的叶肉细胞在干旱条件下有一个很特殊的CO2同化方式,夜间气孔开放,吸收CO2生成苹果酸储存在液泡中;白天气孔关闭,苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用,如图甲所示。表乙是在土壤中不同含水量的条件下,测得的菠萝植株的部分生理特征。根据相关内容回答下列问题:
处理
指标
土壤含水量/%
叶长度/cm
叶宽度/cm
叶绿素含量/
mg·g-1·
FW
X
25
42.8
3.3
0.78
轻度缺水
13
38.2
3.1
0.63
重度缺水
6
38.1
3.1
0.52
乙
(1)图甲中,能参与CO2固定的物质有 。PGA即暗反应中的 。
(2)干旱条件下,白天当光照、温度等适宜时,菠萝叶肉细胞的光合速率最可能 (填“小于”“等于”或“大于”)呼吸速率,说明原因: 。
(3)干旱条件下,菠萝叶肉细胞夜间pH会有所下降,原因是 。
(4)表乙中X组起 作用。据表分析,在干旱环境条件下,菠萝产量会降低,原因是 。
答案全解全析
第5章 细胞的能量供应和利用
第4节 能量之源——光与光合作用
第2课时 光合作用的原理和应用
基础过关练
1.A
2.C
3.A
4.D
5.B
6.B
8.C
9.A
10.B
11.C
12.A
1.A 题述实验曝光部分为对照组,遮光部分为实验组,因此题述实验中设置了对照组,①不合理;题述实验的自变量为有无光照,其他无关变量均保持适宜且一致,因此有无光照是a、b区域出现不同结果的唯一原因,②合理;绿色叶片放在暗处经数小时“饥饿”处理,以耗尽叶片中的淀粉,故实验初始时a、b区域均达到无淀粉状态,③合理;题述实验可证明光合作用的产物有淀粉,但不能证明光合作用的场所为叶绿体、原料有CO2,④不合理。
2.C 鲁宾和卡门做的实验只能证明氧气的来源,不能证明光合作用存在能量的转化,A错误;恩格尔曼的第二个实验证明了叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用,但没有证明光合作用存在能量的转化,B错误;萨克斯证明光照下合成淀粉,即光能转化为淀粉中稳定的化学能,证明了能量转化假说,C正确;英格豪斯做的实验不能证明光合作用存在能量转化,D错误。
3.A 叶绿素的无水乙醇提取液中只含有色素,不能完成光合作用过程产生淀粉,A错误;光合作用产生淀粉,观察时需对叶片进行脱色处理,B正确;叶绿体中色素主要吸收红光和蓝紫光,导致连续光谱相应区域变暗,C正确;CO2是光合作用的原料,14CO2中的14C可转移到淀粉中,故产物中可检测到14C,D正确。
4.D 水的光解发生在光反应阶段,场所是叶绿体的类囊体薄膜,A正确;叶绿素主要吸收蓝紫光和红光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,B正确;光能在类囊体薄膜上转换为ATP中的化学能,C正确;CO2的固定发生在叶绿体基质中,D错误。
5.B 突然中断CO2供应,使暗反应中CO2固定减少,而三碳化合物还原仍在进行,因此C3减少,C5增多,C5/C3值增加,A错误;突然中断CO2供应使C3减少,三碳化合物还原利用的ATP减少,导致ATP积累增多,而ADP含量减少,因此ATP/ADP值增加,B正确;由于叶绿体色素主要吸收红光和蓝紫光,对绿光吸收最少,突然将红光改变为绿光,会导致光反应产生的ATP和[H]减少,这将抑制暗反应中C3的还原,导致C5减少,C3增多,C3/C5值增加,C错误;突然将绿光改变为红光会导致光反应吸收的光能增加,光反应产生的ATP和[H]增加,而ADP相对含量减少,ATP/ADP值增加,D错误。
方法技巧
从生成和消耗两个角度分析C3和C5含量变化
实例:CO2供应正常,突然停止光照
6.B ④→③是光反应中ADP、Pi合成ATP的过程,或NADP+与H+ 、e-合成NADPH的过程,所以光照强度是影响④→③转化速率的重要因素,A正确;③(ATP)转化为④(ADP+Pi)时,活跃的化学能转化成了有机物中稳定的化学能,B错误;物质⑤(水)和⑥(氧气)进行跨膜运输的方式都是自由扩散,都不需要消耗能量,C正确;光反应产生的[H]和ATP用于暗反应中C3的还原,暗反应为光反应提供ADP和Pi及NADP+,①②的相互转化速率与③④的相互转化速率相互制约,D正确。
7.答案 (1)叶绿体 (2)光合色素 红 蓝紫 (3)O2 [H] ATP (4)C3 (5)ATP中活跃的化学能
解析 (1)光合作用分为光反应和暗反应两个阶段,图中E表示光反应,F表示暗反应,光反应阶段发生在叶绿体的类囊体薄膜上,暗反应阶段发生在叶绿体基质中,整个光合作用过程发生在叶绿体中。(2)图中A能够吸收光能,表示光合色素,包括叶绿素和类胡萝卜素,光合色素主要吸收红光和蓝紫光。(3)E阶段表示光反应阶段,在该阶段中物质的变化有:水分解生成[H]和O2;ADP和Pi生成ATP。(4)F阶段表示暗反应阶段,在该阶段中,CO2被C5固定形成C3,而C3最终被还原生成C5和(CH2O),该过程中需要[H]作为还原剂,ATP提供能量。(5)光合作用中,暗反应阶段物质变化包括CO2的固定以及C3的还原,该阶段利用的能量是ATP中活跃的化学能。
8.C 图中a、b、d分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和光饱和点。由题干“光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃”可知,当温度从30 ℃降到25 ℃时,细胞呼吸强度降低,a点上移;光合作用增强,所以光饱和点时吸收的CO2增多,d点上移;b点光合作用强度=细胞呼吸强度,与30 ℃条件下相比,在25 ℃时细胞呼吸强度降低,光合作用增强,在除光照强度外其他条件不变的情况下要使光合作用强度仍然与细胞呼吸强度相等,需降低光照强度,即b点左移。
9.A 当CO2浓度为a时,高光照强度下该植株的净光合速率为0,由于植物体并非所有细胞都能进行光合作用,而所有细胞都进行呼吸作用,因此其叶肉细胞的净光合速率大于0,A错误;当CO2浓度为b时,高、中、低光照强度下该植株的净光合速率都大于0,叶绿体和线粒体分别正常进行光合作用和有氧呼吸的第二、三阶段,都能产生ATP,B正确;当CO2浓度大于c时,B、C曲线都不再升高,据图判断,限制因素很可能是光照强度,C正确;图中显示,高CO2浓度和高光照强度下,植株的净光合速率较高,所以适当提高温室中的CO2浓度和光照强度可提高产量,D正确。
10.B 日出后光照强度不断增大,使得露天栽培和大棚栽培的油桃的光合速率迅速上升。大棚栽培条件下的油桃在BC段Pn下降,主要原因是日出后旺盛的光合作用消耗大量CO2,使大棚密闭环境中CO2浓度迅速下降;而露天栽培的油桃在MN段Pn下降,是因环境温度过高导致气孔关闭,不能吸收CO2。15时以后,两种栽培条件下的光合速率持续下降,由光照强度逐渐减弱所致。适时浇水避免植物因缺水导致气孔关闭、增施农家肥从而增加土壤中CO2浓度是提高大田作物产量的可行性重要措施。
11.C “白天热来夜间冷,一棵豆儿打一捧”,可看出该农业增产措施主要是在一定范围内,升高白天温度,降低夜间温度,有利于有机物积累,从而增加作物产量,A正确;“稻田水多是糖浆,麦田水多是砒霜”,可以看出不同作物的需水量不同,合理灌溉能增加产量,B正确;“地尽其用用不荒,合理密植多打粮”, 农作物种植密度合理可以增产,原因是合理密植可以提高光的利用率,而非提高光合作用速率,C错误;“田里无粪难增产”,说明粪(有机肥)可增产,原因是有机肥被分解后可为农作物提供二氧化碳和无机盐,D正确。
12.A 光反应阶段中,ATP的合成过程需要有关酶的参与,A错误;硝化细菌是自养需氧型生物,能将NH3氧化成HNO3,并利用其氧化时释放的能量将二氧化碳和水合成有机物,B、D正确;光合作用过程中,光反应阶段可产生[H],暗反应阶段有[H]的消耗,C正确。
能力提升练
1.C
2.D
3.C
4.C
5.ABC
6.C
7.C
8.D
9.A
一、选择题
1.C 如图,结构甲内含基粒,结构乙内膜的某些部位向内折叠形成嵴,故甲为叶绿体,乙为线粒体,A正确。叶绿体和线粒体都含有双层膜,都能合成ATP,B正确。叶绿体进行光合作用过程中产生的[H]是还原型辅酶Ⅱ,即NADPH,用于光合作用的暗反应;线粒体内膜消耗的[H]是还原型辅酶Ⅰ,即NADH,NADPH不会转移至线粒体被消耗,C错误。图示叶肉细胞在该时刻光合速率大于呼吸速率,有有机物的积累,但植株仍有一部分细胞不进行光合作用,如根细胞等,故植株不一定会生长,D正确。
2.D 图丙中下方有滤液细线,色素的扩散方向是从下向上的,所以1~4分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素,A项正确。图甲中的①和③分别是叶绿体的内膜和外膜,它们的成分和结构相似,B项正确。环境条件相对稳定时,暗反应中的两个过程、光反应与暗反应之间均处于一种相对平衡的状态,由于一个C5对应着两个C3,所以C3含量要比C5高,C项正确。当CO2浓度突然降低时,短时间内由于CO2固定过程减弱而C3的还原过程仍在进行,故C3含量降低而C5含量升高,但一段时间后,反应过程又达到一个新的平衡状态,所以C3含量不会一直下降,D项错误。
3.C 在光照条件下,类囊体膜上的色素吸收光能,能将光能转化成ATP中的化学能,干扰实验结果,故应在黑暗中进行。根据题干“类囊体内pH为4,类囊体外pH为8,在有ADP和Pi存在时类囊体生成ATP”,说明ATP的合成与H+浓度梯度有关,类囊体内外产生H+浓度差,从而推动ATP合成。
4.C 光合作用分光反应和暗反应两个阶段,光反应在类囊体膜上进行,暗反应在叶绿体基质中进行,光反应为暗反应提供ATP和[H]。从图中①、②所示的位置及后续实验可知①是类囊体膜,②是叶绿体基质。装置b中无有机物生成的原因是缺少有关酶和固定CO2的五碳化合物。从影响光合作用速率的因素分析,适当增强光照、增加CO2浓度及适当提高温度可提高本实验最终c试管内含14C有机物的产量。分析3个试管的产物知,光反应和暗反应彼此联系,不能分割,叶绿体是进行光合作用的完整的结构单位。
5.ABC 如图1所示,A处代表原始二氧化碳浓度,B处代表植物经过光合作用与呼吸作用后的二氧化碳浓度,所以当植物的呼吸作用强度与光合作用强度相等时,可以使A、B两处气体CO2浓度相同,可以通过控制光照强度来调节植物的光合作用强度,A正确。如果B处气体CO2浓度低于A处,说明叶片吸收了二氧化碳,植物的光合作用强度大于呼吸作用强度,B正确。图2中,黑暗1小时内叶片呼吸作用消耗的有机物的量为(a-b),后面光照1小时不影响呼吸作用强度,故2小时内叶片呼吸作用消耗的有机物的量为2(a-b),C正确。图2中,叶片光照1小时光合作用积累的有机物的量为c-b,则制造有机物的量可表示为(c-b)+(a-b)=a+c-2b,D错误。
6.C 光合速率越大,光合作用消耗ATP也就越快,由甲图可知,光合作用消耗ATP最快的时刻是12:00,A项错误;蒸腾作用越强,根吸水能力越强,由乙图可知,根吸水能力最强的时刻是15:00,B项错误;蒸腾作用是水分以气体形式通过气孔散失,直接引起蒸腾速率变化的生理指标是气孔阻抗,C项正确;据题图甲、乙可知,本题中影响光合速率的主要环境因素是光照强度,D项错误。
7.C 分析表格中的数据可知,与A叶片相比,叶片B在较弱的光照强度下,有机物开始积累,说明叶片B来自阴生植物,叶片A来自阳生植物,A项正确;光反应过程需要光,光照强度直接影响光反应中[H]、ATP的生成,B项正确;光照强度为50 μmol光子/(m2·s)时,叶片A放氧速率为20-1=19[μmol/(m2·s)],叶片B放氧速率为2+3=5[μmol/(m2·s)],因此叶片B产生的氧气量小于叶片A,C项错误;由于温度适宜,所以光照强度>600 μmol光子/(m2·s)时,叶片A放氧速率主要被CO2浓度限制,D项正确。
8.D 图中B点和I点,该植物的光合作用强度和呼吸作用强度相同,A正确;图中DE段不是直线的原因可能是夜间温度不稳定,温度影响酶的活性,进而影响植物的呼吸作用强度,B正确;如果S1+S3+S5>S2+S4,呼吸作用强度大于净光合作用强度,表明该植物在这两昼夜内有机物的积累量为负值,C正确;图中S2明显小于S4,连续的两个白天的CO2浓度差别不大,造成这种情况的主要外界因素最可能是光照强度或温度,D错误。
9.A 图1中纵坐标氧气释放速率代表净光合速率,光照强度为8时小球藻释放O2的最大速率为8,由于没有呼吸作用消耗O2的值,所以无法计算叶绿体产生O2的最大速率,A错误;图1中光照强度为2时,氧气释放速率为0,光合速率与呼吸速率相等,则小球藻细胞内叶绿体产生的O2全部被线粒体消耗,B正确;若图2实验中有两个小时处于黑暗中,则此时只进行呼吸作用,密闭容器内CO2浓度上升,对应的时间段是2~4 h,C正确;图2实验在一定温度条件下进行,呼吸速率一定,4~6 h CO2浓度不变,处于较高值,8~10 h CO2浓度不变,处于较低值,两个时间段光合速率均等于呼吸速率,且4~6 h平均光照强度小于8~10 h的平均光照强度,D正确。
二、非选择题
10.答案 (1)PEP、C5 C3 (2)大于 光合作用中CO2的吸收量大于呼吸作用中CO2的释放量(合理即可) (3)夜间菠萝叶肉细胞合成苹果酸并储存在液泡中(合理即可) (4)对照 干旱条件下,菠萝植株的叶面积减小,叶绿素含量下降,光合作用减弱,产生的有机物减少(合理即可)
解析 (1)由图甲可知,参与CO2固定的物质有PEP和C5,分析图甲中PGA所处的位置及参与的反应可知,PGA即C3。(2)由于干旱条件下,白天菠萝植株叶肉细胞的气孔关闭,不与外界环境进行气体交换,而光照、温度适宜,光合作用消耗的CO2来自叶肉细胞自身呼吸产生的CO2和苹果酸经脱羧作用产生的CO2,即叶肉细胞经光合作用消耗的CO2多于其经呼吸作用产生的CO2,故叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率。(3)干旱条件下,由于夜间菠萝叶肉细胞合成并储存苹果酸,故pH会有所下降。(4)由表格数据可知,X组为适宜的土壤含水量,起到了对照作用,在干旱环境条件下,菠萝产量会降低的原因为叶面积减小,叶绿素含量下降,光合作用减弱,产生的有机物减少。
第5章 细胞的能量供应和利用
第4节 能量之源——光与光合作用
第2课时 光合作用的原理和应用
基础过关练
题组一 光合作用的探究历程
1.下图表示德国植物学家萨克斯的实验。绿色叶片放在暗处经数小时“饥饿”处理(消耗掉叶片中的淀粉)后,再把叶片的一部分遮光,其他部分曝光。一段时间后,经脱色、漂洗再用碘液处理,结果遮光部分不变蓝,曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合理的是 ( )
①本实验未设专门的对照组
②有无光照是a、b区域出现不同结果的唯一原因
③实验初始时a、b区域均达到无淀粉状态
④实验证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉
A.只有②③ B.只有①②③
C.只有②③④ D.①~④全部
2.(2020广西桂林十八中高一开学考试)在光合作用的探究历程中,德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律,提出了植物在进行光合作用时能量转化的假说。下列能证明这一假说的实验是 ( )
A.鲁宾和卡门证明光合作用产生的氧气来自水
B.恩格尔曼证明光合作用的有效光是红光和蓝紫光
C.萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用可以产生淀粉
D.英格豪斯证明植物在光照条件下可以改变空气成分
3.(2021贵州思南中学高一期中)以下关于叶绿体和光合作用的几个实验,得不到相应实验结果的是 ( )
A.将叶绿素的无水乙醇提取液置于适宜光源处照射5 h,加碘液处理后溶液呈蓝色
B.温暖晴朗的一天下午,在某植物的向阳处采得一片叶片,用酒精隔水加热脱色,并加碘液处理叶片,变成蓝色
C.将叶绿体色素的无水乙醇提取液放于自然光和三棱镜之间,从三棱镜的一侧观察,连续光谱中变暗(暗带)的区域主要是红光和蓝紫光区域
D.将经饥饿处理后的绿色正常叶片置于含有充足14CO2的密闭透明的照光小室内,3小时后在叶内淀粉中可检验到14C的存在
题组二 光合作用的过程
4.(2021甘肃武威六中高三月考)下图所示为叶绿体中色素蛋白等成分在膜上的分布。下列关于相关过程以及发生场所的说法,不正确的是 ( )
A.H2O的光解发生在光反应阶段,场所是叶绿体类囊体薄膜
B.膜上的叶绿素主要吸收蓝紫光和红光用于光合作用
C.发生的能量转换是光能→化学能
D.CO2的固定也发生在图示的膜上
5.(2021陕西咸阳实验中学高一月考)光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。对于改变反应条件而引起的变化,说法正确的是 (深度解析)
A.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3值减小
B.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP值增加
C.突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中C3/C5值减小
D.突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP值减小
6.如图表示植物细胞的光合作用过程简图,其中①~⑥代表物质。相关叙述错误的是 ( )
A.光照强度是影响④→③转化速率的重要因素
B.③转化为④时,光能转化成了活跃的化学能
C.物质⑤和⑥进行跨膜运输时都不需消耗能量
D.①②的相互转化速率制约③④的相互转化速率
7.如图表示光合作用过程,请据图回答问题:
(1)光合作用分为两个阶段E、F,是在 (细胞器)中进行的。
(2)图中A是 ,其功能主要是吸收 光和 光。
(3)在E阶段中物质的变化有:水分解生成B 和 ;ADP和Pi生成C 。
(4)在F阶段中,CO2被C5固定生成D ,D最终被还原生成C5和(CH2O)。
(5)光合作用中,F阶段利用的能量是 。
题组三 探究影响光合作用的因素
8.(2021河南洛阳一中高一月考)已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃,如图表示30 ℃时光合作用与光照强度的关系。若温度降到25 ℃(原光照强度和二氧化碳浓度不变),理论上图中相应点a、b、d的移动方向分别是 ( )
A.下移、右移、上移 B.下移、左移、下移
C.上移、左移、上移 D.上移、右移、上移
9.(2021江西南昌二中高一期中)在不同光照强度下,某植株的净光合速率随CO2浓度的变化曲线如图所示。下列相关叙述错误的是 ( )
A.当CO2浓度为a时,高光照强度下该植株叶肉细胞的净光合速率为0
B.当CO2浓度为b时,高、中、低光照强度下该植株的叶绿体和线粒体都可产生ATP
C.当CO2浓度大于c时,限制曲线B、C不再升高的原因可能是光照强度
D.据图判断,在温室中可通过适当提高CO2浓度和光照强度来提高产量
10.(2021山西晋城高一月考)科研人员检测晴朗天气下露天栽培和大棚栽培的油桃的光合速率(Pn)日变化情况,并将检测结果绘制成图。下列相关说法错误的是 ( )
A.光照强度增大是导致AB段、LM段Pn增加的主要原因
B.致使BC段、MN段Pn下降的原因是气孔关闭
C.致使EF段、OP段Pn下降的原因是光照逐渐减弱
D.适时浇水、增施农家肥是提高大田作物产量的重要措施
题组四 光合作用原理的应用和化能合成作用
11.下列有关农谚的解释,错误的是 ( )
农谚
解释
A
“白天热来夜间冷,一棵豆儿打一捧”
适当增加昼夜温差,有利于有机物积累,增加产量
B
“稻田水多是糖浆,麦田水多是砒霜”
不同植物对水分的需求不同,合理灌溉有助于增加产量
C
“地尽其用用不荒,合理密植多打粮”
合理提高农作物种植密度,可提高光合作用速率,增加产量
D
“锅底无柴难烧饭,田里无粪难增产”
施用有机肥可为农作物提供二氧化碳和无机盐,增加产量
12.下列关于光合作用和化能合成作用的叙述,错误的是 ( )
A.光反应阶段不需要酶的参与
B.硝化细菌是自养需氧型生物,能将NH3氧化成HNO3
C.光合作用过程中既有[H]的产生又有[H]的消耗
D.化能合成作用可以利用无机物氧化时释放的能量来制造有机物
能力提升练
一、选择题
1.()下图所示结构为绿色植物叶肉细胞中的甲、乙两种细胞器。据图分析,下列说法错误的是 ( )
A.结构甲为叶绿体,结构乙为线粒体
B.结构甲和乙含有双层膜,都能合成ATP
C.结构甲中的膜结构产生的[H]可在结构乙的内膜上被消耗
D.图示叶肉细胞有有机物的积累,但植株不一定正常生长
2.(2021四川内江六中高一期中,)绿色植物是主要的能量转换者,因为它们含有叶绿体(图甲)这一完成能量转换的细胞器,①~④分别代表图甲中叶绿体的结构,图乙是在图甲④结构中进行的生化反应,图丙是图甲中的色素分离结果。
下列相关叙述中,不正确的是 ( )
A.图丙中的色素带由1到4分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素
B.图甲中①和③的成分和结构相似
C.环境条件相对稳定的情况下,图甲④中的C3含量多于C5含量
D.如果突然降低CO2的浓度,图乙中的C3含量会一直下降
3.(2021山东青岛高三质量检测,)为研究光反应中ATP产生的原理,有科学家进行如下实验:将叶绿体类囊体置于pH为4的琥珀酸溶液后,琥珀酸进入类囊体腔,腔内的pH下降为4;然后把悬浮液的pH迅速上升为8,此时类囊体内pH为4,类囊体外pH为8,在有ADP和Pi存在时类囊体生成ATP,对实验条件和结论分析正确的是 ( )
A.黑暗中进行,结果表明:H+能通过自由扩散进入类囊体膜
B.光照下进行,结果支持:合成ATP的能量直接来自色素吸收的光能
C.黑暗中进行,结果支持:光反应使类囊体内外产生H+浓度差,推动ATP合成
D.光照下进行,结果表明:光反应产生的[H]参与暗反应中三碳化合物的还原
4.(2021四川遂宁安居高一期中,)下面是光合作用过程的实验图解。请分析判断相关说法中不正确的是 ( )
A.此实验说明叶绿体是进行光合作用的完整的结构单位
B.装置b因缺少有关酶及C5而不能产生含14C的有机物
C.适当增强光照、增加CO2浓度及适当提高温度对本实验最终c试管中含14C有机物的产量无影响
D.本实验能证明光反应为暗反应提供了反应必需的条件
5.(不定项)(2021安徽“江淮十校”高三质检,)植物叶片的光合作用强度可通过通气法来测定,如图1所示(装置中通入气体的CO2浓度是可以调节的)。将适量叶片置于同化箱中,在一定的光照强度和温度条件下,让空气沿箭头方向缓慢流动,并用CO2分析仪测定A、B两处CO2浓度的变化。图2表示该叶片在适宜条件下进行的一些处理。下列有关叙述正确的是 ( )
A.欲使A、B两处气体CO2浓度相同,可以通过控制光照强度来实现
B.如果B处气体CO2浓度低于A处,说明叶片光合作用强度大于呼吸作用强度
C.图2中,2小时内叶片呼吸作用消耗的有机物的量为2(a-b)
D.图2中,叶片光合作用制造有机物的量可表示为a+c-b
6.(2021陕西宝鸡金台高一期中,)某研究小组在水肥充足条件下,观测了玉米光合速率等生理指标日变化趋势,结果如图所示。据图判断下列有关叙述正确的是 ( )
A.光合作用消耗ATP最快的时刻是15:00
B.根吸水能力最强的时刻是12:00
C.直接引起蒸腾速率变化的生理指标是气孔阻抗
D.影响光合速率的环境因素主要是CO2浓度
7.(2021江西鹰潭第一中学高三月考,)现有阳生和阴生植物各一组,从这两种植物上各取一片彼此相似的叶片,分别放在两个透明盒子中。在适宜温度条件下,逐渐增加光照强度,测定放氧速率的数据如下表。下列相关叙述错误的是 ( )
光强[μmol光子/(m2·s)]
0
10
25
50
100
250
500
600
放氧速率[μmolO2/(m2·s)]
叶片
A
-20
-10
-5
-1
5
15
28
30
叶片
B
-2
-0.5
1.5
3
6
10
12
11
A.由表中数据可以推测,取自阳生植物的叶片是A
B.光照强度直接影响光反应中[H]、ATP的生成
C.光照强度为50 μmol光子/(m2·s)时,叶片B产生的氧气量大于叶片A
D.光照强度>600 μmol光子/(m2·s)时,叶片A放氧速率主要被CO2浓度限制
8.(2021陕西西安一中高一期中,)如图是夏季连续两昼夜内,某野外植物CO2吸收量和释放量的变化曲线图。S1~S5表示曲线与横轴围成的面积。下列叙述错误的是 ( )
A.图中B点和I点,该植物的光合作用强度和呼吸作用强度相同
B.图中DE段不是直线的原因可能是夜间温度不稳定,影响植物的呼吸作用
C.如果S1+S3+S5>S2+S4,表明该植物在这两昼夜内有机物的积累为负值
D.图中S2明显小于S4,造成这种情况的主要外界因素最可能是CO2浓度
9.(2021江西赣县三中高二上入学考试,)如图1为适宜温度下小球藻光合速率与光照强度的关系;图2表示将小球藻放在密闭容器内,在一定温度条件下容器内CO2浓度的变化情况。下列有关说法错误的是 ( )
A.图1中光照强度为8时叶绿体产生O2的最大速率为8
B.图1中光照强度为2时,小球藻细胞内叶绿体产生的O2全部被线粒体消耗
C.若图2实验中有两个小时处于黑暗中,则没有光照的时间段应是2~4 h
D.图2实验过程中,4~6 h的平均光照强度小于8~10 h的平均光照强度
二、非选择题
10.(2021河南洛阳实验中学高三检测,)菠萝植株的叶肉细胞在干旱条件下有一个很特殊的CO2同化方式,夜间气孔开放,吸收CO2生成苹果酸储存在液泡中;白天气孔关闭,苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用,如图甲所示。表乙是在土壤中不同含水量的条件下,测得的菠萝植株的部分生理特征。根据相关内容回答下列问题:
处理
指标
土壤含水量/%
叶长度/cm
叶宽度/cm
叶绿素含量/
mg·g-1·
FW
X
25
42.8
3.3
0.78
轻度缺水
13
38.2
3.1
0.63
重度缺水
6
38.1
3.1
0.52
乙
(1)图甲中,能参与CO2固定的物质有 。PGA即暗反应中的 。
(2)干旱条件下,白天当光照、温度等适宜时,菠萝叶肉细胞的光合速率最可能 (填“小于”“等于”或“大于”)呼吸速率,说明原因: 。
(3)干旱条件下,菠萝叶肉细胞夜间pH会有所下降,原因是 。
(4)表乙中X组起 作用。据表分析,在干旱环境条件下,菠萝产量会降低,原因是 。
答案全解全析
第5章 细胞的能量供应和利用
第4节 能量之源——光与光合作用
第2课时 光合作用的原理和应用
基础过关练
1.A
2.C
3.A
4.D
5.B
6.B
8.C
9.A
10.B
11.C
12.A
1.A 题述实验曝光部分为对照组,遮光部分为实验组,因此题述实验中设置了对照组,①不合理;题述实验的自变量为有无光照,其他无关变量均保持适宜且一致,因此有无光照是a、b区域出现不同结果的唯一原因,②合理;绿色叶片放在暗处经数小时“饥饿”处理,以耗尽叶片中的淀粉,故实验初始时a、b区域均达到无淀粉状态,③合理;题述实验可证明光合作用的产物有淀粉,但不能证明光合作用的场所为叶绿体、原料有CO2,④不合理。
2.C 鲁宾和卡门做的实验只能证明氧气的来源,不能证明光合作用存在能量的转化,A错误;恩格尔曼的第二个实验证明了叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用,但没有证明光合作用存在能量的转化,B错误;萨克斯证明光照下合成淀粉,即光能转化为淀粉中稳定的化学能,证明了能量转化假说,C正确;英格豪斯做的实验不能证明光合作用存在能量转化,D错误。
3.A 叶绿素的无水乙醇提取液中只含有色素,不能完成光合作用过程产生淀粉,A错误;光合作用产生淀粉,观察时需对叶片进行脱色处理,B正确;叶绿体中色素主要吸收红光和蓝紫光,导致连续光谱相应区域变暗,C正确;CO2是光合作用的原料,14CO2中的14C可转移到淀粉中,故产物中可检测到14C,D正确。
4.D 水的光解发生在光反应阶段,场所是叶绿体的类囊体薄膜,A正确;叶绿素主要吸收蓝紫光和红光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,B正确;光能在类囊体薄膜上转换为ATP中的化学能,C正确;CO2的固定发生在叶绿体基质中,D错误。
5.B 突然中断CO2供应,使暗反应中CO2固定减少,而三碳化合物还原仍在进行,因此C3减少,C5增多,C5/C3值增加,A错误;突然中断CO2供应使C3减少,三碳化合物还原利用的ATP减少,导致ATP积累增多,而ADP含量减少,因此ATP/ADP值增加,B正确;由于叶绿体色素主要吸收红光和蓝紫光,对绿光吸收最少,突然将红光改变为绿光,会导致光反应产生的ATP和[H]减少,这将抑制暗反应中C3的还原,导致C5减少,C3增多,C3/C5值增加,C错误;突然将绿光改变为红光会导致光反应吸收的光能增加,光反应产生的ATP和[H]增加,而ADP相对含量减少,ATP/ADP值增加,D错误。
方法技巧
从生成和消耗两个角度分析C3和C5含量变化
实例:CO2供应正常,突然停止光照
6.B ④→③是光反应中ADP、Pi合成ATP的过程,或NADP+与H+ 、e-合成NADPH的过程,所以光照强度是影响④→③转化速率的重要因素,A正确;③(ATP)转化为④(ADP+Pi)时,活跃的化学能转化成了有机物中稳定的化学能,B错误;物质⑤(水)和⑥(氧气)进行跨膜运输的方式都是自由扩散,都不需要消耗能量,C正确;光反应产生的[H]和ATP用于暗反应中C3的还原,暗反应为光反应提供ADP和Pi及NADP+,①②的相互转化速率与③④的相互转化速率相互制约,D正确。
7.答案 (1)叶绿体 (2)光合色素 红 蓝紫 (3)O2 [H] ATP (4)C3 (5)ATP中活跃的化学能
解析 (1)光合作用分为光反应和暗反应两个阶段,图中E表示光反应,F表示暗反应,光反应阶段发生在叶绿体的类囊体薄膜上,暗反应阶段发生在叶绿体基质中,整个光合作用过程发生在叶绿体中。(2)图中A能够吸收光能,表示光合色素,包括叶绿素和类胡萝卜素,光合色素主要吸收红光和蓝紫光。(3)E阶段表示光反应阶段,在该阶段中物质的变化有:水分解生成[H]和O2;ADP和Pi生成ATP。(4)F阶段表示暗反应阶段,在该阶段中,CO2被C5固定形成C3,而C3最终被还原生成C5和(CH2O),该过程中需要[H]作为还原剂,ATP提供能量。(5)光合作用中,暗反应阶段物质变化包括CO2的固定以及C3的还原,该阶段利用的能量是ATP中活跃的化学能。
8.C 图中a、b、d分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和光饱和点。由题干“光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃”可知,当温度从30 ℃降到25 ℃时,细胞呼吸强度降低,a点上移;光合作用增强,所以光饱和点时吸收的CO2增多,d点上移;b点光合作用强度=细胞呼吸强度,与30 ℃条件下相比,在25 ℃时细胞呼吸强度降低,光合作用增强,在除光照强度外其他条件不变的情况下要使光合作用强度仍然与细胞呼吸强度相等,需降低光照强度,即b点左移。
9.A 当CO2浓度为a时,高光照强度下该植株的净光合速率为0,由于植物体并非所有细胞都能进行光合作用,而所有细胞都进行呼吸作用,因此其叶肉细胞的净光合速率大于0,A错误;当CO2浓度为b时,高、中、低光照强度下该植株的净光合速率都大于0,叶绿体和线粒体分别正常进行光合作用和有氧呼吸的第二、三阶段,都能产生ATP,B正确;当CO2浓度大于c时,B、C曲线都不再升高,据图判断,限制因素很可能是光照强度,C正确;图中显示,高CO2浓度和高光照强度下,植株的净光合速率较高,所以适当提高温室中的CO2浓度和光照强度可提高产量,D正确。
10.B 日出后光照强度不断增大,使得露天栽培和大棚栽培的油桃的光合速率迅速上升。大棚栽培条件下的油桃在BC段Pn下降,主要原因是日出后旺盛的光合作用消耗大量CO2,使大棚密闭环境中CO2浓度迅速下降;而露天栽培的油桃在MN段Pn下降,是因环境温度过高导致气孔关闭,不能吸收CO2。15时以后,两种栽培条件下的光合速率持续下降,由光照强度逐渐减弱所致。适时浇水避免植物因缺水导致气孔关闭、增施农家肥从而增加土壤中CO2浓度是提高大田作物产量的可行性重要措施。
11.C “白天热来夜间冷,一棵豆儿打一捧”,可看出该农业增产措施主要是在一定范围内,升高白天温度,降低夜间温度,有利于有机物积累,从而增加作物产量,A正确;“稻田水多是糖浆,麦田水多是砒霜”,可以看出不同作物的需水量不同,合理灌溉能增加产量,B正确;“地尽其用用不荒,合理密植多打粮”, 农作物种植密度合理可以增产,原因是合理密植可以提高光的利用率,而非提高光合作用速率,C错误;“田里无粪难增产”,说明粪(有机肥)可增产,原因是有机肥被分解后可为农作物提供二氧化碳和无机盐,D正确。
12.A 光反应阶段中,ATP的合成过程需要有关酶的参与,A错误;硝化细菌是自养需氧型生物,能将NH3氧化成HNO3,并利用其氧化时释放的能量将二氧化碳和水合成有机物,B、D正确;光合作用过程中,光反应阶段可产生[H],暗反应阶段有[H]的消耗,C正确。
能力提升练
1.C
2.D
3.C
4.C
5.ABC
6.C
7.C
8.D
9.A
一、选择题
1.C 如图,结构甲内含基粒,结构乙内膜的某些部位向内折叠形成嵴,故甲为叶绿体,乙为线粒体,A正确。叶绿体和线粒体都含有双层膜,都能合成ATP,B正确。叶绿体进行光合作用过程中产生的[H]是还原型辅酶Ⅱ,即NADPH,用于光合作用的暗反应;线粒体内膜消耗的[H]是还原型辅酶Ⅰ,即NADH,NADPH不会转移至线粒体被消耗,C错误。图示叶肉细胞在该时刻光合速率大于呼吸速率,有有机物的积累,但植株仍有一部分细胞不进行光合作用,如根细胞等,故植株不一定会生长,D正确。
2.D 图丙中下方有滤液细线,色素的扩散方向是从下向上的,所以1~4分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素,A项正确。图甲中的①和③分别是叶绿体的内膜和外膜,它们的成分和结构相似,B项正确。环境条件相对稳定时,暗反应中的两个过程、光反应与暗反应之间均处于一种相对平衡的状态,由于一个C5对应着两个C3,所以C3含量要比C5高,C项正确。当CO2浓度突然降低时,短时间内由于CO2固定过程减弱而C3的还原过程仍在进行,故C3含量降低而C5含量升高,但一段时间后,反应过程又达到一个新的平衡状态,所以C3含量不会一直下降,D项错误。
3.C 在光照条件下,类囊体膜上的色素吸收光能,能将光能转化成ATP中的化学能,干扰实验结果,故应在黑暗中进行。根据题干“类囊体内pH为4,类囊体外pH为8,在有ADP和Pi存在时类囊体生成ATP”,说明ATP的合成与H+浓度梯度有关,类囊体内外产生H+浓度差,从而推动ATP合成。
4.C 光合作用分光反应和暗反应两个阶段,光反应在类囊体膜上进行,暗反应在叶绿体基质中进行,光反应为暗反应提供ATP和[H]。从图中①、②所示的位置及后续实验可知①是类囊体膜,②是叶绿体基质。装置b中无有机物生成的原因是缺少有关酶和固定CO2的五碳化合物。从影响光合作用速率的因素分析,适当增强光照、增加CO2浓度及适当提高温度可提高本实验最终c试管内含14C有机物的产量。分析3个试管的产物知,光反应和暗反应彼此联系,不能分割,叶绿体是进行光合作用的完整的结构单位。
5.ABC 如图1所示,A处代表原始二氧化碳浓度,B处代表植物经过光合作用与呼吸作用后的二氧化碳浓度,所以当植物的呼吸作用强度与光合作用强度相等时,可以使A、B两处气体CO2浓度相同,可以通过控制光照强度来调节植物的光合作用强度,A正确。如果B处气体CO2浓度低于A处,说明叶片吸收了二氧化碳,植物的光合作用强度大于呼吸作用强度,B正确。图2中,黑暗1小时内叶片呼吸作用消耗的有机物的量为(a-b),后面光照1小时不影响呼吸作用强度,故2小时内叶片呼吸作用消耗的有机物的量为2(a-b),C正确。图2中,叶片光照1小时光合作用积累的有机物的量为c-b,则制造有机物的量可表示为(c-b)+(a-b)=a+c-2b,D错误。
6.C 光合速率越大,光合作用消耗ATP也就越快,由甲图可知,光合作用消耗ATP最快的时刻是12:00,A项错误;蒸腾作用越强,根吸水能力越强,由乙图可知,根吸水能力最强的时刻是15:00,B项错误;蒸腾作用是水分以气体形式通过气孔散失,直接引起蒸腾速率变化的生理指标是气孔阻抗,C项正确;据题图甲、乙可知,本题中影响光合速率的主要环境因素是光照强度,D项错误。
7.C 分析表格中的数据可知,与A叶片相比,叶片B在较弱的光照强度下,有机物开始积累,说明叶片B来自阴生植物,叶片A来自阳生植物,A项正确;光反应过程需要光,光照强度直接影响光反应中[H]、ATP的生成,B项正确;光照强度为50 μmol光子/(m2·s)时,叶片A放氧速率为20-1=19[μmol/(m2·s)],叶片B放氧速率为2+3=5[μmol/(m2·s)],因此叶片B产生的氧气量小于叶片A,C项错误;由于温度适宜,所以光照强度>600 μmol光子/(m2·s)时,叶片A放氧速率主要被CO2浓度限制,D项正确。
8.D 图中B点和I点,该植物的光合作用强度和呼吸作用强度相同,A正确;图中DE段不是直线的原因可能是夜间温度不稳定,温度影响酶的活性,进而影响植物的呼吸作用强度,B正确;如果S1+S3+S5>S2+S4,呼吸作用强度大于净光合作用强度,表明该植物在这两昼夜内有机物的积累量为负值,C正确;图中S2明显小于S4,连续的两个白天的CO2浓度差别不大,造成这种情况的主要外界因素最可能是光照强度或温度,D错误。
9.A 图1中纵坐标氧气释放速率代表净光合速率,光照强度为8时小球藻释放O2的最大速率为8,由于没有呼吸作用消耗O2的值,所以无法计算叶绿体产生O2的最大速率,A错误;图1中光照强度为2时,氧气释放速率为0,光合速率与呼吸速率相等,则小球藻细胞内叶绿体产生的O2全部被线粒体消耗,B正确;若图2实验中有两个小时处于黑暗中,则此时只进行呼吸作用,密闭容器内CO2浓度上升,对应的时间段是2~4 h,C正确;图2实验在一定温度条件下进行,呼吸速率一定,4~6 h CO2浓度不变,处于较高值,8~10 h CO2浓度不变,处于较低值,两个时间段光合速率均等于呼吸速率,且4~6 h平均光照强度小于8~10 h的平均光照强度,D正确。
二、非选择题
10.答案 (1)PEP、C5 C3 (2)大于 光合作用中CO2的吸收量大于呼吸作用中CO2的释放量(合理即可) (3)夜间菠萝叶肉细胞合成苹果酸并储存在液泡中(合理即可) (4)对照 干旱条件下,菠萝植株的叶面积减小,叶绿素含量下降,光合作用减弱,产生的有机物减少(合理即可)
解析 (1)由图甲可知,参与CO2固定的物质有PEP和C5,分析图甲中PGA所处的位置及参与的反应可知,PGA即C3。(2)由于干旱条件下,白天菠萝植株叶肉细胞的气孔关闭,不与外界环境进行气体交换,而光照、温度适宜,光合作用消耗的CO2来自叶肉细胞自身呼吸产生的CO2和苹果酸经脱羧作用产生的CO2,即叶肉细胞经光合作用消耗的CO2多于其经呼吸作用产生的CO2,故叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率。(3)干旱条件下,由于夜间菠萝叶肉细胞合成并储存苹果酸,故pH会有所下降。(4)由表格数据可知,X组为适宜的土壤含水量,起到了对照作用,在干旱环境条件下,菠萝产量会降低的原因为叶面积减小,叶绿素含量下降,光合作用减弱,产生的有机物减少。
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