人教版 (2019)必修1《分子与细胞》二 光合作用的原理和应用第3课时练习题

第5章　第4节　第3课时

A　级·基础达标练

一、选择题

1．某研究小组进行了探究环境因素对某植物光合作用影响的实验，实验结果如图所示。下列分析正确的是（　D　）

A．若将CO2浓度改为温度，则此关系也成立

B．若e点为正常植物的光饱和点，则b－c段影响光合作用速率的环境因素主要有光照强度、CO2浓度、温度

C．图中c、d两点相比，c点植物叶肉细胞中C3的含量要低一些

D．图中a、c两点相比，c点时植物叶肉细胞中参与C3还原的NADPH和ATP多

解析：图中CO2浓度1大于CO2浓度2，若将CO2浓度改为温度，温度影响酶的活性，所以温度和光合作用的强度并不是线性关系，则此关系不一定成立，A错误；若e点为正常植物的光饱和点，即达到e后，光合作用的速率不再随着光照强度的增加而上升，b－c段影响光合作用速率的主要环境因素则不包含光照强度，B错误；图中c、d两点相比，d点二氧化碳浓度更低，二氧化碳固定速率更慢，植物叶肉细胞中C3的含量要低一些，C错误；a点植物比c点时光照强度更弱，光反应速率更慢，产生用于C3还原的NADPH和ATP更少，D正确。故选D。

2．下列措施不能实现农业增产的是（　C　）

A．在初夏晴天中午，对温室大棚进行通风处理

B．采用轮作的方式，可以提高土壤中养分的利用率，防治病虫害

C．种植水稻时，应缩小株距和行距，以增加水稻植株的数量

D．农作物生长发育过程中，及时去掉作物下部衰老变黄的叶片

解析：在初夏晴天中午，由于气温较高，植物的蒸腾作用过于旺盛导致气孔部分关闭，影响了植物对二氧化碳的吸收，使得光合作用强度降低，因此对温室大棚通风，一定程度上增加二氧化碳的浓度，有利于光合作用的进行，使产量增加，A正确；不同作物的养分种类、数量、时期和利用效率不同，将营养生态位不同而又具互补作用的作物进行合理轮作，可以协调养分供应，均衡地利用土壤中的各种养分。还能够使病原菌和害虫的寄主发生变化，改变生态环境和食物链组成，从而减轻病害，提高产量，B正确。种植水稻时，如果尽量缩小株距和行距，则导致水稻分布过于密集，相互遮挡，不利于照光和空气的流通，因此导致光合作用减弱和细胞呼吸增强，会导致水稻产量降低，C错误；衰老变黄的叶片光合作用较弱，且进行细胞呼吸作用消耗有机物，所以农作物生长发育过程中，及时去掉作物下部衰老变黄的叶片，减少有机物的消耗，利于农作物有机物的积累，D正确。故选C。

3．亚硝酸细菌和硝酸细菌是土壤中普遍存在的化能自养型细菌，前者将氨氧化为亚硝酸，后者将亚硝酸氧化为硝酸，其过程如图所示。下列相关叙述正确的是（　A　）

A．氧化氨和亚硝酸的过程都能释放出化学能，这两种细菌都能利用相应的能量合成有机物

B．细菌的化能合成作用可降低土壤中硝酸盐含量，有利于植物渗透吸水

C．亚硝酸细菌化能合成作用与植物光合作用的过程和发生场所均相同

D．由图可知，亚硝酸细菌和硝酸细菌属于分解者

解析：题述氧化氨和亚硝酸的过程都能释放出化学能，这两种细菌都能利用相应的能量合成有机物，A正确；细菌化能合成作用可增加土壤中硝酸盐含量，对植物吸收氮素营养有重要意义，B错误；植物的光合作用是利用光能将二氧化碳和水合成有机物，其场所在叶绿体，而亚硝酸细菌（属于原核生物，没有叶绿体）的化能合成作用是利用化学能来将二氧化碳和水合成有机物，因此亚硝酸细菌化能合成作用与植物光合作用的能量来源和场所都不同，C错误；亚硝酸细菌和硝酸细菌属于化能自养型细菌，属于生产者，D错误。故选A。

4．在某水生生态系统中的某一水深处取样将水样分成三等份，一份直接测定O2含量（m1）记为初始值；另两份分别装入不透光（甲）和透光（乙）的玻璃瓶中，密闭后放回取样处，若干小时后测定甲瓶中的O2含量（m2）和乙瓶中的O2含量（m3）。假设水样中只有生产者且生产者呼吸作用相同，下列叙述正确的是（　D　）

A．甲瓶中氧气的减少量为无氧呼吸的量

B．乙瓶中氧气的增加量为总光合作用的量

C．m3与m2的和为净光合作用的量

D．m3与m2的差为总光合作用的量

解析：有初始值的情况下，甲瓶中氧气的减少量为有氧呼吸的量，A错误；有初始值的情况下，乙瓶中氧气的增加量为净光合作用的量，B错误；m1－m2表示若干小时细胞呼吸的消耗量，m3－m1表示若干小时净光合作用量，总光合作用量＝净光合作用量＋呼吸作用消耗量＝（m1－m2）＋（m3－m1）＝m3－m2，因此m3与m2的差为总光合作用的量，C错误，D正确。故选D。

5．研究人员以1年生风箱果幼苗为研究对象，选取长势一致的幼苗，设置3种遮荫处理：CK（全光）、轻度遮荫L1（60%全光）和重度遮荫L2（20%全光）进行实验，结果如下表所示。下列说法正确的是（　D　）

A．光照强度为25.9 μ mol·m－2·s－1时，净光合速率为22.6·μ mol·m－2·s－1

B．可用风箱果幼苗单位时间内O2的释放量来表示其光合速率

C．实验结果表明轻度遮荫条件有利于1年生风箱果幼苗的生长

D．遮荫处理后，风箱果幼苗通过降低呼吸速率减少有机物消耗

解析：由图表可知，光补偿点LCP为25.9 μ mol·m－2·s－1，即在此光照强度下，植物的光合作用速率等于呼吸作用速率，净光合速率为0，A错误；可用风箱果幼苗单位时间内O2的释放量来表示其净光合速率，B错误；据表格可知，在遮荫条件下，植物的光合速率降低，故在生产实践中应尽量将其栽植在阳光充足的环境中，C错误；分析图表数据可知，遮荫处理后，风箱果幼苗呼吸速率降低，可以减少有机物消耗，D正确。故选D。

6．人参是阴生植物，常生长在以红松为主的针阔混交林中。已知人参和红松光合作用的最适温度为25 ℃，呼吸作用的最适温度为30 ℃。在25 ℃条件下人参和红松光合速率与呼吸速率比值（P/R）随光照强度的变化曲线如图。下列叙述正确的是（　C　）

A．光照强度为a时，每日光照12小时，人参可正常生长而红松不能

B．光照强度为c时，人参和红松光合作用合成有机物的量相等

C．在b点之后，限制人参P/R增大的主要外界因素是CO2浓度

D．若将环境温度提高至30 ℃，其他条件不变，a点将左移

解析：光照强度为a时，对于人参（B）而言，光合作用速率与呼吸速率的比值（ P/R）为1，白天12小时没有积累有机物，晚上进行呼吸作用消耗有机物，一昼夜干重减少，因此人参和红松均不能正常生长，A错误；c点代表人参和红松的光合作用速率与呼吸速率的比值（P/R）相等，并不能代表人参和红松光合作用合成有机物的量相等，B错误；影响光合作用的外界因素主要是温度、光照强度、CO2浓度，而b点为人参的光饱和点，温度为光合作用的最适温度为25 ℃，因此在b点之后，限制人参P/R增大的主要外界因素是CO2浓度，C正确；若将环境温度提高至30 ℃，人参的光合作用会减弱，呼吸作用会增强，所以其他条件不变，a点将右移，D错误。故选C。

二、非选择题

7．呼吸熵（RQ）指单位时间内生物进行呼吸作用释放二氧化碳量与吸收氧气量的比值。根据呼吸熵可以测定生物的呼吸方式；在氧气充足时，根据呼吸熵还可以推断呼吸消耗的物质是糖类、脂肪还是蛋白质等。下图表示在适宜的条件下，测定呼吸熵的装置（透明），实验材料及装置均已消毒，左侧为实验材料，右侧小烧杯放置一定的实验药品。回答下列问题：

（1）以小麦种子为实验材料，萌发时假设呼吸底物全部是葡萄糖，测得装置1中液滴左移100个单位，装置2中液滴右移20个单位，其呼吸商为1.2。

（2）如果把实验材料换成蓖麻种子，已知蓖麻种子的胚乳呈白色，脂肪含量为种子的70%。测得1中液滴左移100个单位，装置2中液滴左移27个单位，其呼吸熵为0.73。

（3）远红CO2检测仪的出现方便了CO2的检测工作。某校研究小组在外界光照强度与温度适宜的基础上把装置2中的实验材料换为长势状况良好的盆栽油菜植株。下图曲线表示该小组一昼夜CO2浓度的变化。

Ⅰ.图中，油菜植株的光合作用强度大于细胞呼吸强度的时间段为6点至18点之间。

Ⅱ.曲线BC段比AB段上升缓慢的原因为细胞呼吸减弱。

Ⅲ.油菜植株一昼夜有机物总量增加（“增加”“不变”“减小” ）。

解析：（1）萌发时假设呼吸底物全部是葡萄糖，测得装置1中液滴左移100个单位，说明有氧呼吸消耗的氧气量为100个单位，产生的二氧化碳量为100个单位，装置2中液滴右移20个单位，说明无氧呼吸产生的二氧化碳量为20个单位，因此呼吸熵为（100＋20）÷100＝1.2，则小麦种子在萌发过程中的呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸。（2）如果把实验材料换成蓖麻种子，测得1中液滴左移100个单位，说明有氧呼吸消耗的氧气量为100个单位，脂肪含量为种子的70%，脂肪有氧呼吸消耗的氧气会大于有氧呼吸和无氧呼吸产生的二氧化碳，装置中气压会减小，故装置2液滴向左移27个单位。左移27个单位是氧气消耗量与有氧呼吸和无氧呼吸产生的二氧化碳量的差值，故有氧呼吸和无氧呼吸产生的二氧化碳量为100－27＝73个单位。因此其呼吸熵为73÷100＝0.73。（3）Ⅰ.图中，油菜植株的光合作用强度大于细胞呼吸强度，装置内的二氧化碳浓度会降低，故时间段为6点至18点之间。Ⅱ.BC段较AB段二氧化碳浓度增加减慢，是因为凌晨低温使植物呼吸作用减弱，释放二氧化碳量减少，即曲线BC段比AB段上升缓慢的原因为细胞呼吸减弱。Ⅲ.A点的二氧化碳浓度高于终点，装置内的二氧化碳含量最终减少了，说明该植物一昼夜后有机物的总量将增加。

B　级·合格达标练

一、选择题

1．在哈尔滨寒冷的冬天到来之前。菜农利用温室进行蔬菜种植可以提高经济效益，但需要调节好温室的光照、湿度、气体和温度以提高产品的产量和品质。下列措施正确的是（　C　）

①由于温室内外温差大，在温室薄膜或玻璃上结成一层水膜，要及时擦干以防止透光率降低

②适时疏松土壤，以促进离子的吸收

③增加空气湿度，以提高植物的蒸腾作用

④向温室内定期施放二氧化碳，以提高光合作用强度

⑤向温室内定期施放氧气，以降低呼吸作用强度

⑥冬季温室内温度尽量维持恒定

A．①②③④⑤ B．②③⑤⑥

C．①②④ D．③④⑥

解析：水膜不擦干会导致透光率降低，影响光合作用，因此在温室薄膜上结成的一层水膜要及时擦干，以防透光率降低，①正确；植物根对矿质元素的吸收过程是一个主动运输过程，需要能量和载体蛋白，种植过程中疏松土壤，可以提高土壤中氧气的含量，有利于根细胞的有氧呼吸作用，从而为根吸收矿质离子提供更多的能量，②正确；增加空气湿度，会使薄膜上产生一层水膜，从而会降低透光率，影响光合作用，③错误；向温室内定期施放二氧化碳气体，可促进暗反应，进而增加光合作用强度，④正确；向温室内定期施放氧气，能促进呼吸作用，加快有机物的消耗，⑤错误；温室内尽量保持昼夜温度差，减少夜间有机物的消耗，以利于有机物的积累，⑥错误。综上所述，正确的是①②④。故选C。

2．原本生活在干旱地区的多肉植物，经研究发现其CO2固定过程非常特殊，被称为景天酸代谢途径。其光合作用产生的中间产物苹果酸在CO2的固定和利用过程中起到重要作用。过程如图所示。据图分析，下列说法错误的是（　A　）

A．进行景天酸代谢的植物白天进行光反应，积累ATP和还原氢，晚上进行暗反应合成有机物

B．图示的代谢方式可以有效地避免植物蒸腾过度导致脱水，从而使该类植物适应干旱环境

C．与常见的C3代谢途径植物相比，夜间更适于放置在室内的是景天酸代谢途径植物

D．多肉植物在其原生地环境中，其液泡中的pH值会呈现白天升高晚上降低的周期性变化

解析：白天在光照条件下，景天酸代谢的植物通过光反应可生成[H]和ATP，用于暗反应，A错误；图示景天酸代谢途径，白天气孔关闭减少水分的流失，因此可以有效地避免植物蒸腾过度导致脱水，从而使该类植物适应干旱环境，B正确；由于景天酸代谢途径植物晚上气孔张开，不断吸收二氧化碳用于合成苹果酸，减少了空气中的二氧化碳，因此，与常见的C3代谢途径植物相比，夜间更适于放置在室内的是景天酸代谢途径植物，C正确；多肉植物在晚上吸收二氧化碳生成苹果酸进入液泡中（pH值降低），白天苹果酸分解产生二氧化碳用于暗反应（pH值升高），因此这些植物的液泡中的pH值会呈现白天升高晚上降低的周期性变化，D正确。故选A。

3．为研究环境因素对水稻突变型植株和野生型植株光合速率的影响，进行了相关实验，结果如图所示。（图1是在30 ℃下测得的光强度对两种植株光合速率的影响；图2在光强度为 1 000 μmol·m－2·s－1下测得温度对光合速率的影响）。下列有关说法正确的是（　B　）

A．相比野生型植株，突变型植株更适合在低温弱光下种植

B．30 ℃时，在图2光强度下，突变型植株比野生型植株在相同时间内合成更多有机物

C．在35 ℃下重复图1实验，A、B点向右上移动，且A的移动幅度比B大

D．在1 200 μ mol·m－2·s－1光强下重复图2实验，C、D均向上移动

解析：由题图2分析，相比野生型植株，突变型植株在40 ℃下仍具有较大的光合速率，因此更适合在高温强光下种植，A错误；由图1可知，30 ℃时突变型植株和野生型植株的呼吸速率相等；由题图2分析，30 ℃时突变型植株比野生型植株的净光合速率（O2释放速率）高，合成的有机物（总光合）＝净光合速率＋呼吸速率，故30 ℃时相同时间内突变型植株合成的有机物更多，B正确；由图2可知，在35 ℃下，突变型植株与野生型植株的净光合速率差值，相较于在30 ℃下的更大，因此在35 ℃下重复图1实验，A、B点向右上移动，且B的移动幅度比A大，C错误；结合图1和图2，在1 200 μmol·m－2·s－1光强下重复图2实验，由于野生型植株在1 000 μmol·m－2·s－1和1 200 μmol·m－2·s－1下光合速率不变，故D不移动，D错误。故选B。

4．植物学家希尔发现，离体的叶绿体中加入“氢接受者”，比如二氯酚吲哚酚（DCPIP），光照后依然能够释放氧气，蓝色氧化状态的DCPIP接受氢后变成无色还原状态的DCPIPH2。研究者为了验证该过程，在密闭条件下进行如下实验：

下列实验分析不合理的是（　A　）

A．实验结束后A组试管中叶绿体有（CH2O）的产生

B．使用蔗糖溶液而不使用蒸馏水的原因是避免叶绿体吸水涨破

C．A与C的比较可以说明光照是氢产生的条件

D．设置B和D试管是为了说明DCPIP在光照和黑暗条件下自身不会变色

解析：蓝色氧化状态的DCPIP接受氢后变成无色还原状态的DCPIPH2，无还原性[H]还原C3，实验结束后A组试管中叶绿体无（CH2O）的产生，A错误；叶绿体是具膜细胞器，使用蔗糖溶液而不使用蒸馏水的原因是避免叶绿体吸水涨破，B正确；A（有光照）与C（无光照）比较（其他条件均相同）可以说明光照是氢产生的条件，C正确；设置B和D试管是为了说明DCPIP在光照和黑暗条件下自身不会变色，D正确。故选A。

5．（不定项）将长势一致的A、B两种植物分别置于两个同样大小密闭的透明容器内，给予充足的光照、适宜的温度等条件，每隔5 min测定一次小室中的CO2浓度，结果如下图所示。下列有关叙述正确的是（　ABD　）

A．M点时B植物产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体

B．10 min之前，B植物光合作用消耗的CO2量大于呼吸作用产生的CO2量

C．20 min以后，A、B两种植物由于容器中CO2不足无法进行光合作用

D．在较低CO2浓度的环境中，B植物固定CO2的能力比A植物强

解析：M点时B植物光合作用和呼吸作用都能进行，因此产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体，A正确；10 min之前，B植物所处装置CO2浓度一直下降，说明B植物持续从外界吸收CO2，即光合作用消耗的CO2量大于呼吸作用产生的CO2量，B正确；20 min以后，两种植物所在密闭容器中CO2浓度不再变化，说明两种植物既不从外界吸收CO2也不释放CO2，故两种植物光合作用强度与呼吸作用强度相等，可以进行光合作用，C错误；两种植物的光合作用和呼吸作用相等即达到平衡时，B植物所处容器CO2浓度更低，说明B植物能固定更低浓度的CO2，其固定CO2的能力更强，D正确。故选ABD。

6．（不定项）人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。下列有关说法正确的是（　ABC　）

A．模块1和2模拟的是发生在叶绿体类囊体薄膜上进行的过程

B．模块3为模块2提供的物质有ADP、Pi和NADP＋等

C．甲、乙两种物质分别是五碳化合物和三碳化合物

D．在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量更少

解析：从图中分析，模块1和2模拟的是水的分解和能量转换，属光反应过程，在叶绿体类囊体薄膜上进行，A正确；从图中分析，模块3模拟的是暗反应过程，暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋等，B正确；二氧化碳能与五碳化合物结合形成三碳化合物，甲与二氧化碳结合形成乙，因此甲是五碳化合物，乙是三碳化合物，C正确；该系统只合成糖类，不消耗糖类，所以该系统积累的糖类多，D错误。故选ABC。

二、非选择题

7．“海水稻”是指能够在盐碱地及滩涂上存活生长的一类特殊的水稻。研究人员对甲、乙两种海水稻的光合速率随光照强度的变化情况进行研究，结果如下图所示。请回答下列问题：

（1）海水稻进行光合作用时，绿叶从外界吸收的CO2与C5结合形成C3，这个过程称作CO2的固定。C3接受来自光反应阶段生成的ATP和NADPH释放的能量，形成有机物（糖类/（CH2O））和C5。

（2）与普通水稻相比，海水稻能在盐碱地生长的根本原因是海水稻具有抗（耐）盐碱基因。

（3）据图可知，更适合在盐碱滩涂地（光照充足）生长的是甲海水稻，判断依据是海水稻甲的光饱和点远高于海水稻乙。推测可能是在盐碱地中的海水稻甲的光合色素含量高于海水稻乙，为验证该推测，请简要写出实验思路：分别提取、分离甲乙两组植株叶片中的色素，比较色素带的宽窄（或含量）。

解析：分析曲线图：图示表示光照强度对甲、乙两种海水稻光合速率的影响，甲的光补偿点和光饱和点大于乙，说明甲对光照强度的需求大于乙。（1）暗反应过程中，绿叶从外界吸收的CO2与C5结合形成C3，这个过程称作CO2的固定，C3接受来自光反应阶段生成的ATP和NADPH释放的能量，形成有机物，部分C3重新形成C5。（2）与普通水稻相比，海水稻能在盐碱地生长，说明其可以耐盐碱，根本原因是海水稻具有抗（耐）盐碱基因。（3）据图可知，由于海水稻甲的光饱和点远高于海水稻乙，故更适合在盐碱滩涂地（光照充足）生长的是海水稻甲。要验证甲、乙两种海水稻叶绿素含量的差异，可以采用纸层析法，实验思路为：选取甲、乙两种海水稻的叶片，进行光合色素的提取和分离，并比较色素带的宽度。