人教版 (2019)必修1《分子与细胞》二 光合作用的原理和应用随堂练习题

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课时分层作业(二十一)


(建议用时：40分钟)





题组一 光合作用的探究历程


1．1937年，植物学家希尔将叶绿体分离后置于试管中，加入1%的DCPIP(DCPIP是一种可以接受氢的化合物，被氧化时是蓝色的，被还原时是无色的)后，将试管置于光下，发现溶液由蓝色变成无色并放出氧气，以上实验证明了 ( )


A．光合作用产生的氧气来自H2O


B．光合作用的过程中能产生还原剂和O2


C．光合作用的光反应在类囊体上进行


D．光合作用的暗反应在叶绿体基质中进行


B [判断光合作用产生的氧气的来源时需用放射性同位素标记法，本实验无法判断光合作用产生的氧气的来源，A不符合题意；溶液由蓝色变成无色，说明产物中有还原剂，并放出氧气，故说明光合作用的过程中能产生还原剂和O2，B符合题意；题述实验不能判断光合作用的光反应的场所，C不符合题意；题述实验不能判断光合作用的暗反应的场所，D不符合题意。]


2．1941年鲁宾和卡门采用同位素标记法进行了如下两组实验，下列叙述正确的是 ( )





A.为了排除光照的影响，该实验要在黑暗条件下进行


B．A和B相对分子质量之比为9∶8


C．设计该实验的目的在于证明植物光合作用会释放氧气


D．实验结果说明植物光合作用释放的氧气全部来自水


D [光合作用需要光，因此题述实验需要在光下进行，A错误；光反应的过程中，氧气中的氧元素来自水，所以A物质是O2，B物质是18O2，所以图中A物质和B物质的相对分子质量之比为16∶18＝8∶9，B错误；设计题述实验的目的在于证明植物光合作用释放的氧气来自水，C错误；实验结果说明光合作用释放的氧气全部来自水，D正确。]


题组二 光合作用的原理


3．下列物质中，可以在叶绿体类囊体薄膜上被消耗的有( )


A．水、二氧化碳、ATPB．氧气、水、ATP


C．水、ADP、Pi D．ADP、C3、水


C [在叶绿体类囊体薄膜上发生的是光反应，该过程有ATP的形成和水的光解。]


4．在光合作用中，不需要酶参与的过程是( )


A．CO2的固定 B．叶绿素吸收光能


C．三碳化合物的还原 D．ATP的形成


B [色素分子吸收光能的过程中不需要酶的催化。]


5．根据如图所示光合作用图解，判断下列说法正确的是( )





A．⑤过程发生于叶绿体基质中


B．⑥过程发生于叶绿体类囊体薄膜上


C．图示①～④依次为NADPH、ATP、CO2、(CH2O)


D．②不仅用于还原C3化合物，还可促进③与C5的结合


C [⑤是光反应阶段，发生于叶绿体类囊体薄膜上，A错误；⑥为暗反应阶段，发生于叶绿体基质中，B错误；据图分析可知，①是NADPH，②是ATP，③是二氧化碳，④是糖类，C正确；②是ATP，是光反应的产物，用于还原C3，CO2与C5结合形成C3不消耗能量，D错误。]


6．甲图表示光合作用部分过程的图解，乙图表示改变光照后，与光合作用有关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内含量的变化曲线，请据图回答问题。





(1)甲图中A表示的物质是________，它是由______________产生的，其作用主要是__________________。


(2)甲图中ATP形成所需的能量最终来自_________________。


若用放射性同位素14C标记CO2，则14C最终进入的物质是________。


(3)乙图中曲线a表示的化合物是____________，在无光照时，其含量迅速上升的原因是__________________________。


(4)曲线b表示的化合物是____________，在无光照时，其含量下降的原因是__________________________。


[解析] (1)光反应为暗反应提供的物质是NADPH和ATP，由此可确定A是[H]，[H]是由H2O分解后经一系列过程产生的，其作用主要是用于三碳化合物的还原。(2)光反应中，光能转化为活跃的化学能储存在ATP中，14CO2的同化途径为14CO2→14C3(三碳化合物)→(14CH2O)。(3)(4)题干中已明确a、b表示三碳化合物和五碳化合物的含量变化，光照停止后，光反应停止，[H]和ATP含量下降，三碳化合物的还原减弱直至停止，而CO2的固定仍在进行，因此三碳化合物含量相对升高，五碳化合物含量相对下降，即a表示三碳化合物，b表示五碳化合物。


[答案] (1)NADPH 水在光下分解 还原三碳化合物 (2)光能 (CH2O) (3)三碳化合物 CO2与五碳化合物结合生成三碳化合物，而三碳化合物不能被还原 (4)五碳化合物 五碳化合物与CO2结合生成三碳化合物，而三碳化合物不能被还原为五碳化合物


题组三 光合作用原理的应用


7．如图表示某种植物在最适温度和0.03%的CO2浓度条件下，光合作用合成量随光照强度变化的曲线，若在B点时改变某种条件。结果发生了如曲线b的变化，则改变的环境因素是( )





A．适当提高温度 B．增大光照强度


C．适当增加CO2浓度 D．增加酶的数量


C [此时温度已经是最适温度，所以再提高温度会使酶的活性降低，光合作用速率降低；B点是光照的饱和点，此时光照不是限制光合作用的因素；CO2的浓度为0.03%，相对较低，所以增加CO2浓度会提高光合作用的速率；酶的数量属于内因。]


8．在大棚栽培蔬菜过程中，不能提高光合作用强度的措施是 ( )


A．适当降低夜间温度


B．适时通风透气


C．适时增施有机肥


D．适当提高光照强度


A [本题考查的是提高光合作用强度的措施，提高光合作用强度的措施有适时通风透气、适时增施有机肥、适当提高光照强度，B、C、D不符合题意；而适当降低夜间温度不能提高光合作用强度，A符合题意。]


9．(多选)硝化细菌通过化能合成作用形成有机物，下列有关叙述错误的是( )


A．该过程需要在具有NH3和O2存在条件下才可以进行


B．该过程与光合作用非常相似，都要光合色素


C．硝化细菌属于异养型生物，因为它是原核生物，以现成有机物为营养来源


D．该过程合成有机物的原料是其他有机物


BCD [硝化细菌是需氧自养型生物，其能将土壤中的NH3氧化成HNO2，进而将HNO2氧化成HNO3，A正确；化能合成过程不需要光合色素吸收光能，B错误；硝化细菌属于自养型生物，C错误；该过程合成有机物的原料是无机物，即CO2和H2O，D错误。]


10．下图是利用溶氧量变化来测定黄瓜叶片光合速率的装置。实验在最适温度下进行，反应杯的溶液中加入少量NaHCO3是为了提供CO2。请回答下列问题：





(1)黄瓜叶片放入反应杯前需抽空叶肉细胞间隙内的气体，目的是____________________________________________________。


(2)随着测试时间的延长，叶片的光合速率逐渐下降，原因是密闭的反应杯中________，此时，叶绿体中的________碳化合物含量下降，________碳化合物含量上升。


(3)若提高恒温水浴的温度，则光合速率________。若将光源远离反应杯，则光合速率________。


(4)该方法同样可用于叶片呼吸强度的测定，只需对反应杯______________。


[解析] (1)实验前黄瓜叶片抽空叶肉细胞间隙内的气体是为了防止叶肉细胞间隙内储存的气体影响实验结果。(2)实验时间过长的情况下，反应杯中由于NaHCO3被消耗，CO2的浓度过低，光合作用速率逐渐下降。CO2不足时，叶绿体中的三碳化合物由于原料的不足而合成减少，五碳化合物由于消耗减少而含量上升。(3)由于实验是在最适温度下进行的，因此，提高恒温水浴的温度，光合作用速率下降。光源远离反应杯，光照减弱，光合作用速率下降。(4)测定呼吸强度时，为排除光合作用的影响，实验要在黑暗处进行。


[答案] (1)排除原有气体对实验结果的干扰 (2)CO2不足 三 五 (3)下降 下降 (4)进行黑暗处理





11．如图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。下列叙述正确的是( )





A．光照强度由强变弱时，短时间内C5含量会升高


B．被还原的C3在相关酶的催化作用下，可再形成C5


C.CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能


D．CO2可直接被NADPH还原，再经过一系列的变化形成糖类


B [光照强度由强变弱时，ATP和NADPH合成减少，C3还原减慢，C5生成量减少，而C5的消耗(被CO2固定所消耗)暂时不变，所以短时间内C5含量会减少，A错误；C3在有关酶的催化作用下，能形成糖类、水和C5，B正确；CO2的固定实质上是CO2与C5反应生成C3，ATP不参与CO2的固定，ATP用于C3的还原，C错误；CO2不能直接被NADPH还原，需要形成C3后才能被NADPH还原，再经过一系列的变化形成糖类，D错误。]


12．用金鱼藻在如图的实验装置中进行与光合作用有关的实验，下列相关说法正确的是( )





A．试管中收集的气体量代表了金鱼藻光合作用制造的O2量


B．试管中收集的气体量代表了金鱼藻呼吸作用制造的CO2量


C．探究CO2浓度对光合作用的影响，可用不同浓度的NaHCO3溶液进行实验


D．探究光照强度对光合作用的影响，应该用光源慢慢靠近该套装置，观察气泡产生的速率变化


C [试管中收集的气体量代表了净光合作用产生的O2量，即光合作用O2产生量和呼吸作用消耗量的差值，A、B错误；探究CO2浓度对光合作用的影响，自变量为CO2浓度，因此可用不同浓度的NaHCO3溶液进行实验，C正确；探究光照强度对光合作用的影响，应该选用多套装置设置不同的距离，并且气泡太少，故观察气泡产生的速率不现实，D错误。]


13．如图为某农作物光合速率随土壤水分减少的日变化曲线图，图中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为降雨后第2、8、15天测得的数据。若光照强度的日变化相同，则据图分析，下列叙述错误的是( )





A.在水分充足时该农作物光合作用没有出现“午休”现象


B．曲线Ⅱ的波谷的形成与气孔有关


C．适时进行灌溉可以缓解该农作物光合作用的“午休”程度


D．导致曲线Ⅲ所示日变化的主要因素是土壤含水量


D [分析题图，自变量是土壤含水量、光照强度，因变量是光合速率。由题干信息“曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为降雨后第2、8、15天测得的数据”及分析曲线图可知，在水分充足时(如降雨后第2天)该农作物光合作用没有出现“午休”现象，A项正确；由曲线图可知，曲线Ⅱ双峰的形成与光照强度的变化有关，波谷的形成是由光照过强导致气孔关闭，进而固定的CO2减少引起的，即曲线Ⅱ的波谷的形成与气孔有关，B项正确；经上述分析可知，在水分充足时该农作物光合作用没有出现“午休”现象，故适时进行灌溉可以缓解农作物光合作用的“午休”程度，C项正确；导致曲线Ⅲ所示日变化的主要因素是光照强度，导致曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应光合速率不同的主要因素是土壤含水量，D项错误。]


14．科研人员利用温室栽培作物进行了探究实验，结果如图所示，请回答下列问题：





(1)本实验的自变量是__________________。由实验结果可知，该作物光合作用相关酶活性的最适温度在__________ ℃之间。


(2)当CO2浓度低于0.06%时，暗反应中__________的生成速率限制了光合作用速率。


(3)与20 ℃相比，温度为10 ℃时，增加CO2浓度对提高光合作用速率的效果__________(填“显著”或“不显著”)，原因是____________________。


(4)如图为某兴趣小组探究影响光合速率的因素与光合速率之间的关系时绘制的曲线图。





①该实验探究的因素中可直接影响NADPH生成的是__________。图中在光照强度O～P点限制光合速率的环境因素主要是__________________________。


②若在图乙中高浓度CO2的条件下，Q点的光照强度瞬间改为P点的光照强度，则短时间内叶绿体中C3含量增加的原因是______________________。


③绘制图示曲线的数据__________(填“能”或“不能”)直接测量，原因是_________________________________。


[解析] (1)分析曲线图可知，本实验的自变量是温度和CO2浓度。由实验结果可知，四种温度相比，30 ℃比较适宜，因此该作物光合作用相关酶活性的最适温度在20～40 ℃之间。(2)当CO2浓度低于0.06%时，二氧化碳浓度是限制光合速率的主要因素，二氧化碳参与光合作用暗反应中二氧化碳的固定并产生三碳化合物，即暗反应中三碳化合物(或C3)的生成速率限制了光合作用速率。(3)与20 ℃相比，温度为10 ℃时，增加CO2浓度对提高光合作用速率的效果不显著，原因是10 ℃时酶活性低。


[答案] (1)温度和CO2浓度 20～40


(2)三碳化合物(C3) (3)不显著 10 ℃时酶活性低 (4)①光照强度 光照强度 ②光照强度减弱，导致光反应产生的NADPH和ATP减少，C3的还原速率减慢；同时CO2的固定仍正常进行 ③不能 图示反映的是总光合速率，而有光时测得的是净光合速率(合理即可)





对环境条件对光合速率影响的分析不清


15．在下列四组实验条件下，测定了不同光照强度对光合速率的影响，结果如曲线图所示。①0.1%CO2，30 ℃；②0.1%CO2，20 ℃；③0.03%CO2，30 ℃；④0.03%CO2，20 ℃。下列叙述中错误的是( )





A．比较曲线①和②可知，30 ℃时的光合作用酶的活性高于20 ℃时的


B．比较曲线①和③可知，适度提高CO2浓度能提高光合速率


C．比较曲线①和④可知，温度和CO2浓度是光合速率的主要影响因素


D．P点四条曲线重合，说明此时光照强度是光合速率的主要影响因素


C [曲线①和②CO2浓度相同，但曲线①温度高，光合速率大，说明30 ℃时光合作用酶的活性高于20 ℃，A正确。曲线①和③温度相同，但①CO2浓度高，光合速率也高，说明适度提高CO2浓度能提高光合速率，B正确。曲线①和④有温度和CO2浓度两个自变量，两者无法进行比较，C错误。P点光照强度低，四条曲线重合，说明此时光照强度是光合速率的主要影响因素，D正确。]