1、光合作用与能量转化一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。1(2020江苏卷)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是 ()A提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂B研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏C研磨时添加石英砂有助于色素提取D画滤液细线时应尽量减少样液扩散B解析：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂如无水乙醇中，因而可以用无水乙醇提取绿叶中的色素，A正确；研磨时需要加入碳酸钙(CaCO3)，可防止研磨时色素被破坏，B错误；研磨时加入少许石英砂(SiO2)有助于充分研磨，有利于破碎细胞使色素释放，C正确；画滤液细线时应尽量减少滤液扩散，要求细、直
2、、齐，才有利于色素均匀地分离，D正确。2下图表示在夏季晴朗的白天植物细胞内C3和C5的相对含量随一种环境因素改变的变化情况。下列对这一环境因素改变的分析，正确的是()A突然停止光照 B突然增加CO2浓度C降低环境温度 D增加光照强度D解析：增加光照强度，光反应产生的NADPH和ATP增多，被还原的C3增多，生成的C5增多，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的相对含量将减少，C5的相对含量将增加，D正确。3下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()ACO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能BCO2可直接被NADPH还原，再经过一系列的变化形成糖类C
3、被还原的C3在有关酶的催化作用下，可再形成C5D光照强度由强变弱时，短时间内C5含量会升高C解析：CO2的固定是CO2与C5在酶的催化下合成C3的过程，没有ATP的消耗，A项错误。暗反应中，CO2不能直接被NADPH还原，必须经过固定形成C3，再在有关酶的催化作用下，接受ATP和NADPH释放的能量，才能被NADPH还原。被还原的C3，一部分在酶的作用下，经一系列变化转化为糖类，另一部分经一系列变化，形成C5，B项错误，C项正确。在CO2供应不变的情况下，光照强度由强变弱时，光反应提供的NADPH、ATP减少，导致C3还原过程减弱，但此时CO2的固定仍在进行，故短时间内C3含量上升，C5含量下
4、降，D项错误。4(2020浙江7月选考)将某植物叶片分离得到的叶绿体，分别置于含不同蔗糖浓度的反应介质溶液中，测量其光合速率，结果如图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量表示。下列叙述正确的是()A测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离得到的叶绿体的光合速率B若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏大C若该植物较长时间处于遮阴环境，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中BC段对应的关系相似D若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中AB段对应的关系相似A解析：用植物叶片测得的光合速率是叶片的总光
5、合速率减去叶片的呼吸速率，即净光合速率，而用该叶片分离得到的叶绿体测得的光合速率，没有呼吸消耗，是总光合速率，A正确；破碎叶绿体，其叶绿素释放出来，被破坏，导致消耗二氧化碳减少，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏小，B错误；若该植物较长时间处于遮阴环境，光照不足，光反应减弱，会影响暗反应速率，蔗糖合成一直较少，C错误；若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片光合作用产生的蔗糖不能运到花瓣，则在叶片中积累，会使叶片中光合速率下降，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中BC段对应的关系相似，D错误。5下图表示某植物叶肉细胞内光合作用的生理过程，下列相关叙述正确的是()A叶黄素缺失突变体与正
6、常植株相比，若给予红光照射，则光吸收差异显著B过程为暗反应，在类囊体薄膜上产生的2和3只能用于暗反应还原C3C若降低周围环境中的CO2浓度，则释放O2的速率不变D若该细胞净光合速率大于0，推测该植物体能积累有机物从而使植株干重增加B解析：叶黄素主要吸收蓝紫光，因此给予红光照射，叶黄素缺失突变体与正常植株相比，光吸收差异不显著，A错误；题图中表示光反应，表示暗反应，2表示ATP，3表示NADPH，过程为过程提供ATP和NADPH，B正确；CO2供应减少，直接影响CO2的固定(C3的生成量减少)，而短时间内不影响C3的还原(C3的消耗量不变)，因此导致C3含量减少，C3还原利用的ATP和NADPH
7、减少，进而导致光反应减弱，因此释放O2的速率减小，C错误；该细胞为叶肉细胞，若该叶肉细胞净光合速率大于0，只能推出该细胞此刻有有机物的积累，不能推断出整个植株的有机物含量变化，D错误。6利用无水乙醇提取出叶绿体中的色素，设法分离得到各种色素，并将叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素和混合液依次点样在滤纸的1、2、3、4、5位置(如图所示)。当滤纸下方浸入层析液后，滤纸条上各色素正确的位置应为()B解析：在层析液中四种色素的溶解度从大到小依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，色素溶解度越大，随层析液在滤纸上扩散的速度越快。混合液中含4种色素，扩散后在滤纸条上形成4条色素带。7(2019全国
8、卷)将一株质量为20 g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株达到40 g，其增加的质量来自()A水、矿质元素和空气B光、矿质元素和水C水、矿质元素和土壤D光、矿质元素和空气A解析：根据光合作用的过程，植物产生的有机物主要来自空气中的CO2，另外植株增加的质量还来自对水和矿质元素的吸收，光合作用过程中，光是光合作用进行的能量来源。二、选择题：每小题给出的四个选项中有一个或多个符合题目要求。8用14CO2“饲喂”叶肉细胞，让叶肉细胞在光下进行光合作用。一段时间后，关闭光源将叶肉细胞置于黑暗环境中，含放射性的三碳化合物浓度的变化情况如图所示，下列相关叙述错误的是()A叶肉细胞利用14C
9、O2的场所是叶绿体基质BOa段叶肉细胞中五碳化合物浓度有所上升Cab段三碳化合物浓度不变的原因是14CO2消耗殆尽Db点后曲线上升是因为黑暗条件下，叶绿体基粒不能继续产生NADPH和ATPBC解析：叶肉细胞中固定CO2的场所是叶绿体基质；从题图分析，Oa段三碳化合物的含量持续上升，说明消耗的五碳化合物越来越多，因此五碳化合物的含量有所下降；ab段三碳化合物浓度不变的原因是三碳化合物的生成量与被还原量基本相等；黑暗条件下叶肉细胞不能进行光反应，不能为暗反应提供NADPH和ATP等物质，导致三碳化合物还原受阻，其含量上升。9取若干长势相同的绿色植物，随机分成三组，分别置于密闭透光玻璃罩内，并分别给
10、予a、b、c三种不同强度的光照，其他条件一致。照光相同时间后，测得各装置内O2的增加量如图所示。下列叙述正确的是()A本实验中CO2的变化不影响光合作用强度B三组中光照强度为a时，光合作用强度最弱C丙组装置内的CO2含量照光后比照光前低D该图反映了光合作用强度与光照强度的关系BCD解析：本实验中CO2的变化会影响光合作用的暗反应，进而影响光合作用强度，A错误；三组中光照强度为a时，O2的增加量最小，此时光合作用强度最弱，B正确；丙组装置内的O2浓度增加，说明光合作用强度大于呼吸作用强度，故CO2含量照光后比照光前低，C正确；题图反映了光合作用强度与光照强度的关系，即在一定范围内，随光照强度增加
11、，光合作用强度增加，D正确。10(2021山东泰安模拟)科学家以某淡水湿地的芦苇和花叶香蒲为研究对象，在实验室中进行了相关的研究。当其他条件均适宜时，花叶香蒲和芦苇在不同光照强度和叶面CO2浓度条件下的净光合速率分别如图甲、图乙所示(注：光照强度用PPFD表示)。下列叙述正确的是()A据图甲分析，当叶面CO2浓度超过400 mol CO2/mol时，限制花叶香蒲净光合速率增加的外界因素最可能是光照强度B据图乙分析，影响芦苇净光合速率变化的外界因素是光照强度和叶面CO2浓度C比较图甲和图乙，当叶面CO2浓度为800 molCO2/mol时，光照强度变化对芦苇净光合速率影响较大D叶面CO2浓度为6
12、00 molCO2/mol时，用600PPFD分别照射上述两种植物10小时，花叶香蒲积累的有机物多ABC解析：题图甲中当叶面CO2浓度超过400 molCO2/mol时，限制花叶香蒲净光合速率增加的外界因素最可能是光照强度，A正确；据图乙分析，叶面CO2浓度增加，光照强度增强，芦苇净光合速率均会增加，所以影响芦苇净光合速率的外界因素是光照强度和叶面CO2浓度，B正确；比较图甲和图乙，当叶面CO2浓度为800 molCO2/mol时，光照强度增强能使芦苇的光合速率增加明显，故光照强度的变化对芦苇的净光合速率影响较大，C正确；叶面CO2浓度为600 molCO2/mol时，用600PPFD分别照射
13、这两种植物10小时，由于芦苇的净光合速率大于花叶香蒲的，因此芦苇积累的有机物多，D错误。三、非选择题11(2020山东卷)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。(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是_，模块3中的甲可与CO2结合，甲为_。(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将_(填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是_。(3)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_(填“高于”“低于”或“等于”)植
14、物，原因是_。(4)干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是_。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。解析：(1)分析题图可知，模块1为将光能转化为电能的过程，模拟的是叶绿素吸收光能，释放高能电子的过程，模块2模拟的是水分子产生O2和氢离子，并合成ATP的过程，因此两个模块模拟的是光反应过程。模块3表示暗反应过程，气泵泵入的是CO2，其中甲表示C5，乙表示C3。(2)若正常运行过程中气泵突然停转，则输入暗反应系统中的CO2浓度下降，CO2固定减少，则C3的含量会减少。若气泵停转时间较长，则暗反应过程为光反应提供的ADP、Pi和NADP不足，会导
15、致模块2中的能量转换效率下降。(3)若与植物固定的CO2的量相等，则和植物的总光合作用速率相等。由于该系统未模拟细胞呼吸，不会通过呼吸作用消耗糖类，而植物会进行呼吸作用，因此该系统积累糖类的量高于植物。(4)干旱条件下，植物的光合作用速率降低的主要原因是干旱导致植物的蒸腾作用加强，植物为了防止水分散失会关闭部分气孔，叶片气孔开放程度降低，CO2吸收量减少。答案：(1)模块1和模块2五碳化合物(或C5)(2)减少模块3为模块2提供ADP、Pi和NADP不足(3)高于人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(4)叶片气孔开放程度降低，CO2吸收量减少12雾霾天气会对植物光合作用产生明显影响，进而影响农
16、作物产量。某科研小组选择冬季大棚中的草莓为实验材料，在保证植物生长所需水分、肥料等相同且适宜的条件下，研究不同空气质量对温室中的棚温、光照强度和草莓光合速率的影响，结果如下表：空气质量状况棚温/光照强度/lx光合速率/(molm2s1)二级良27.399420.11三级轻度污染26.178519.72四级中度污染26.142814.41五级重度污染24.642810.10(1)当空气质量由二级良转为三级轻度污染时，光合速率并没有明显下降，原因可能是_。(2)当三级污染加重成四级污染时，草莓光合速率下降，此时C3含量_。当四级污染加重成五级污染时，草莓光合速率进一步下降，主要原因是_。(3)分析
17、以上数据可知，在空气质量处于四级中度污染以上时，需对草莓棚采取_(填相应措施)来维持植物的光合速率。(4)用一定的低温处理果实，可以延迟果实在常温保鲜过程中的后熟作用，从而延长保鲜时间，这种低温效应称为“冷激反应”。为探究草莓保鲜技术，请根据以上信息拟定一个研究方向，并简要说明研究过程。_。解析：(1)影响光合作用的外界因素有光照强度、温度和CO2浓度等，由表格数据分析可知，当空气质量由二级良转为三级轻度污染时，光合速率并没有明显下降，可能是27.3 和26.1 都接近草莓光合作用的最适温度，785 lx的光照强度也接近草莓的光饱和点。所以尽管温度和光照强度都有所降低，但光合速率没有明显的变化
18、。(2)当空气质量由三级污染加重为四级污染时，棚温没有变化，但光照强度明显降低，所以光反应产生的NADPH和ATP减少，导致C3的消耗减少，短时间内C3的生成速率不变，所以此时C3含量增加。当污染进一步加重到五级时，棚温下降，使与光合作用相关的酶活性降低，进而导致草莓光合速率下降。(3)在空气质量处于四级中度污染以上时，光照强度明显降低，棚温也有所降低，导致光合速率下降，可对草莓棚采取补充光照、提高棚内温度等措施来维持植物的光合速率。(4)根据“用一定的低温处理果实，可以延迟果实在常温保鲜过程中的后熟作用，从而延长保鲜时间”可知，为探究草莓保鲜技术，可设置探究0 低温处理时间对后熟时间的影响的研究方向。研究过程：将草莓平均分成若干组，一组不处理，其他组分别用0 低温处理不同时间，观察不同组草莓后熟所需要的时间。答案：(1)27.3 和26.1 都接近草莓光合作用的最适温度，785 lx的光照强度也接近草莓的光饱和点(2)上升(或增加)温度降低，导致与光合作用有关的酶活性降低，光合速率下降(3)补充光照、提高棚内温度(4)研究方向：探究0 低温处理时间对后熟时间的影响。研究过程：将草莓平均分成若干组，一组不处理，其他组分别用0 低温处理不同时间，观察不同组草莓后熟所需要的时间
