1、第三单元细胞的能量供应和利用第11讲能量之源光与光合作用题号12345678选项考点题号光合作用的探究历程1、2光合作用的场所、条件、过程4、6、8、9、10影响光合作用的因素5、7、11光合作用相关实验及综合考查3、12 一、单项选择题1历经一个多世纪，经过许多科学家的实验，才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物，在下面几个著名实验中，相关叙述不正确的是()A普里斯特利的实验证明了植物可以更新空气B萨克斯的实验也可证明光是光合作用的必要条件C恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量D鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自于H2O而不是CO
2、22(2012广东湛江统考)将竖直放置的水绵和某种好氧细菌的混合溶液放在暗处，白光透过三棱镜照在混合液处，一段时间后，好氧细菌的分布情况最可能是()A随机、均匀分布在混合液中B集中分布在上下两侧C集中分布在中央位置D集中分布在溶液的下层3(2012景德镇一模)下图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。下列叙述正确的是()晚间550 nm波长绿光照射行道树，目的是通过光合作用增加氧气量白光中450 nm波长的光比白光更利于提高光合作用强度纸层析分离的色素带中胡萝卜素最窄土壤中缺乏镁时，420470 nm波长的光的利用量显著减少由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体中C3的量减少A B
3、 C D4(2012广东揭阳联考)如图表示一株生长迅速的植物在夏季24 h内CO2的吸收量和释放量(单位：mg)，光合作用速率和呼吸作用速率用CO2的吸收量和CO2的释放量表示。下列表述不合理的是()A在18时和6时，该植物光合作用强度与呼吸作用强度相等B假设该植物在24 h内呼吸速率不变，则该植物的呼吸速率为10 mg/h，最大光合速率为85 mg/hC该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为ACBD中午12时左右，与曲线最高点所对应的时间相比，该植物叶绿体内C5的含量下降5(2012衡阳六校联考)下图是叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体代谢简图。以下相关叙述错误的是()A若细胞处于
4、黑暗环境中，那么该细胞单位时间放出的CO2量即为呼吸速率B细胞没有与外界发生O2和CO2交换，可断定此时光合作用速率等于呼吸作用速率C细胞处在较强光照条件下，细胞光合作用所利用的CO2量为N1与N2的和D对细胞的分析可得出，此时的光照强度较弱且物质的量N1小于m26叶绿体是植物进行光合作用的场所。下列关于叶绿体结构与功能的叙述中，正确的是()A叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内BH2O在光下分解为H和O2的过程发生在基质中CCO2的固定过程发生在类囊体薄膜上D光合作用的产物淀粉是在基质中合成的二、双项选择题7塑料大棚技术的兴起使我国北方地区冬季餐桌上丰富多彩。下列关于冬季塑料大棚种植蔬菜的有关
5、叙述中错误的是()A大棚内夜间的温度高，有利于植物有机物积累B晴朗的中午，农民都要将塑料大棚开口，提高大棚内CO2的浓度C阴雨天，应提高大棚的温度D大棚施足农家肥，既有利于提高土壤肥力，又可以提高棚内CO2的浓度8在图甲中装置1与装置2中敞口培养相同数量的小球藻，以研究光照强度对小球藻产生氧气量的影响。装置1的曲线如图乙。据图分析，下列叙述中正确的是()AP点处能产生ATP的场所只有线粒体B适当降低温度，P点将下移C在图乙上绘制装置1的曲线，R点应下移D在图乙上绘制装置2的曲线，Q点应右移三、非选择题9黑藻在我国是一种比较常见的水生植物，因其取材方便，常作为生物学实验的材料。下列甲表示光合作用
6、实验，图乙是光照强度与黑藻光合速率的关系曲线，请回答：(1)除光合作用实验外，黑藻还可以作为_实验的材料。图甲利用排水集气法收集到的气体是_，伴随该物质的生成过程，发生的能量变化是_。(2)图甲所示实验中，当自变量为光照强度时，则因变量为_。在实验现象不明显时，除增强光照外，还可通过什么方法改进(要求说出一种方法)?_。(3)当藻枝叶片在光下释放气泡并逐渐增加时，对应图乙所示曲线的_段。影响乙图中A点上下移动的主要外界因素是_。(4)如果A点时CO2释放量为a mol/(m2s)，C点时的CO2吸收量为b mol/(m2s)，则C点时CO2的消耗量为_mol/(m2s)。10(2011全国)在
7、光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题：(1)图中物质A是_。(C3化合物、C5化合物)(2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是_；将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是_。(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的_。(填“低”或“高”)(4)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的_(填“高”或“
8、低”)，其原因是_。11(2012东北三校联考)将CO2作为光合作用原料，在最适宜温度条件下，分别改变光照和CO2浓度，测定某种绿色植物叶绿体基质中化合物的放射性物质含量，分别绘成图A、图B。试分析回答：(1)图中a、b分别代表_、_化合物。(2)根据图A中在光照、暗不同条件下的含量变化分析，光合作用过程的关系是：_。(3)下表为在适宜光照强度和黑暗条件下测定的CO2的吸收量和释放量(mg/dm2h)。10 15 20 25 30 35 40 光照2.03.04.04.254.03.753.0黑暗0.50.751.01.52.02.53.0据此分析，回答下列问题：图A实验设定的最适宜温度是上表
9、中的_。若是大棚栽种农作物，白天应将温度设定为：_，才有利于提高产量。若将中的温度调整为的温度，这种改变会使该植物总光合作用达到最大值时所需的最低光照强度_(“变大”、“变小”、“不变”)。12某科学工作者为探究西红柿生长的最佳光照强度，设计了下面的实验：首先取若干生长状况相同的西红柿植株，平均分为7组，分别放在密闭的玻璃容器中。实验开始测定CO2的浓度，12 h后再次测定CO2的浓度。实验结果如下表：组别温度/ 光照强度：普通阳光/%开始时的CO2浓度/%12 h后CO2浓度/%12500.350.368225100.350.342325200.350.306425400.350.28952
10、5600.350.282625800.350.280725950.350.279请分析回答：(1)这一实验的自变量是_，写出该实验设计的一种无关变量：_。(2)实验中第1组12 h后CO2浓度变化的原因是_。(3)如果在实验过程中使用了不同品种的西红柿植株，这样设计违背了科学实验的_原则。(4)若将第7组植株突然移至第4组的条件下，短时间内光合细胞中的ATP含量会_，C5化合物的含量会_。(5)该实验设计尚不能确定西红柿生长的最佳光照强度，请你提出进一步探究的实验设计思路：_。参考答案一、单项选择题1解析：恩格尔曼的实验能够证明氧气由叶绿体释放出来，叶绿体是进行光合作用的场所，而不能定量分析光
11、合作用生成的氧气量。答案：C2解析：白光经三棱镜分解成七色光，其中上下两端的红光和蓝紫光被植物吸收利用最多，故两端产生的氧气最多，因此好氧细菌集中分布在两端。答案：B3解析：本题以叶绿体中色素吸收光能的情况为载体，综合考查色素的分离、光合作用过程等相关知识，植物叶绿体中的光合色素几乎不吸收绿光，晚间用大约550 nm波长的绿光照射行道树，目的并不是通过植物光合作用以增加夜间空气中的氧气浓度，而是营造一个绿色的环境；单色光照没有复合光照(白光照)利于植物的光合作用。胡萝卜含量最低，形成的色素带最窄。镁是叶绿素的组成成分，且叶绿素主要吸收420470 nm波长的光；缺镁时，叶绿素不能正常形成，该波
12、段的光的吸收受到影响。由图可以看出，由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，色素对光的吸收增多，光反应增强，暗反应的还原反应速率加快，叶绿体中的C3的利用增多，量减少。答案：D4解析：在18时和6时，CO2吸收量和CO2释放量相等，该植物光合作用强度与呼吸作用强度相等，A正确。假设该植物在24 h内呼吸速率不变，从图示可知，该植物的呼吸速率为10 mg/h，最大光合速率为75 mg/h10 mg/h85 mg/h，B正确。A、C表示光合作用合成的有机物，B表示呼吸作用消耗的有机物，该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为ACB，故C正确。中午12时左右，由于气温过高，气孔关闭，C
13、O2吸收量下降，与曲线最高点所对应的时间相比，该植物叶绿体内C5的含量升高，D错误。答案：D5解析：结合图示可知，细胞中仅有线粒体中有气体的消耗和生成，应为在黑暗环境中，此时细胞单位时间内释放CO2的量可表示呼吸速率，A项正确；细胞没有与外界进行气体交换，此时光合作用速率与呼吸作用速率相等，B项正确；细胞需要从外界环境吸收CO2，并向细胞外释放O2，此时细胞所处环境的光照强度大于光补偿点，所利用的CO2包括呼吸作用产生的N2和从环境吸收的N1，C项正确；细胞中，线粒体利用的O2除来自叶绿体外，还要从细胞外吸收，说明细胞呼吸的强度大于光合作用强度，细胞有氧呼吸和光合作用的过程中，O2的净消耗量(
14、吸收量)m2与CO2的净生成量N1相等，D项错误。答案：D6解析：本题考查光合作用的过程和场所的有关内容。叶绿体中的色素主要分布在类囊体薄膜上，而不是位于叶绿体的类囊体腔内，H2O在光下分解为H和O2的过程发生在类囊体薄膜上，CO2的固定过程发生在叶绿体基质中，光合作用的产物淀粉是在基质中合成的。答案：D二、双项选择题7解析：大棚内夜间温度高，植物细胞呼吸旺盛，消耗的有机物多，不利用植物有机物积累。阴雨天，光照弱，限制了光合作用强度，提高温度光合作用的速度也不能加快。但提高温度，细胞呼吸的速度加快，对增产不利。答案：AC8解析：P点处植物只进行呼吸作用，没有光合作用，但能产生ATP的场所有线粒
15、体和细胞质基质，A错；P点代表植物此时呼吸作用消耗的氧气量，温度降低，呼吸作用减弱，消耗氧气减少，P点应该上移，B错；装置2是缺镁培养液，小球藻合成的叶绿素减少，光合作用降低，最大光合速率降低，R点应该会下移，C正确；由于装置2中小球藻的光合速率降低，Q点应右移，D正确。答案：CD三、非选择题9解析：(1)黑藻是研究光合作用的实验材料，也可用于观察细胞中的叶绿体。图甲的实验中黑藻在光照下进行光合作用产生氧气，产生的氧气通过排水集气法收集，在氧气生成的光反应阶段，发生的能量变化是光能转变为储存在ATP中的化学能。(2)在研究光合作用的实验中，自变量为光照强度时，则因变量为光合速率，通过单位时间产
16、生气泡的多少来检测。实验现象不明显，说明黑藻的光合作用速度慢，增加光合作用速率的措施除增强光照外，还可增加水中的CO2的量或适当提高温度。(3)黑藻在B点后开始释放O2，藻枝叶片在光下释放气泡并逐渐增加时对应的曲线是BC。A点表示光照强度为零时黑藻只进行细胞呼吸，影响细胞呼吸强度的因素主要是温度。(4)黑藻在A点时CO2释放量表示细胞呼吸量，C点时的CO2吸收量表示黑藻表观光合量，C点时CO2的消耗量是黑藻的真正光合量。真正光合量表观光合量呼吸量。答案：(1)用高倍显微镜观察叶绿体氧气光能转变为储存在ATP中的化学能(2)单位时间产生气泡的多少(或单位时间收集到的气体体积的量)增加水中的二氧化
17、碳的含量(或适当提高水温)(3)BC(或B点以后)温度(或温度和氧气浓度，缺少“温度”不正确)(4)ab10解析：(1)由题干提供的信息可推知，植物由CO2浓度为1%的环境转移到CO2浓度为0.003%的环境中后，植物暗反应阶段的CO2固定速率减小，因此，C3产生量减少，C5相对增加，由此可确定A为C3化合物，B为C5化合物。(2)在CO2浓度为1%的环境中物质B的浓度(C5化合物)比A的低，原因是CO2浓度相对高，CO2固定与C3化合物还原达到动态平衡，根据暗反应中CO2固定和C3化合物还原的反应式：CO2C52C3；2C3(CH2O)C5可知C3化合物分子数比C5化合物分子数多。将CO2浓
18、度从1%迅速降低到0.003%后，影响了CO2的固定，C5的消耗减少而 C5化合物的合成速率不变，因此C5化合物浓度升高。(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度要比B的浓度高。(4)由于在CO2浓度为0.003%下的暗反应强度比在CO2浓度为1%下的低，所以所需ATP和H少，因此所需的光照强度也较低。答案：(1)C3化合物(2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5化合物的含量稳定，根据暗反应的特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍当CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合
19、物积累(3)高(4)低CO2浓度低时，暗反应的强度低，所需ATP和H少11解析：(1)由图B可知，二氧化碳浓度降低C3形成减少，C5的含量则增加，因此a是 C3，b是C5，c是(CH2O)。(2)有光照光合作用强度增强，黑暗无光，则没有光反应也就没有暗反应，则黑暗中(CH2O)的量不再增加。(3)光合作用的总量光合作用吸收的二氧化碳量黑暗中呼吸释放的二氧化碳的量，二者数值最大的是最适宜温度，因此图A实验设定的最适宜温度是表中的35 。白天净光合作用强度最大的温度是设置的温度，因此白天25 有利于提高产量。温度降低酶的活性减弱，因此温度由35 降到25 酶的活性减弱，因此这种改变会使植物总光合作
20、用达到最大值所需的最低光照强度变小。答案： (1)C3C5(2)没有光反应就没有暗反应(光反应停止暗反应也停止) (3)3525变小12解析：实验控制的单一变量是光照强度。温度、CO2浓度、西红柿植株等都是无关变量。实验中第1组在黑暗环境中，西红柿植株不进行光合作用，西红柿植株进行细胞呼吸产生了CO2。西红柿植株是无关变量，实验中应用生长状况相同的同一品种的西红柿植株，如果在实验过程中使用了不同品种的西红柿植株进行实验，这样设计违背了单一变量原则。将第7组植株突然移至第4组的条件下，植物由强光下移到弱光下，短时间内光合细胞中光反应减慢，产生ATP和H减少，ATP的含量减少，C3化合物的还原减慢，C5化合物的含量会下降。若实验设计尚不能确定西红柿生长的最佳光照强度，说明实验设置的光照强度低，应依次增加光照强度。答案：(1)光照强度温度(其他合理答案也可)(2)细胞呼吸产生了CO2(3)单一变量(4)下降下降(5)增加若干实验组，依次增加光照强度
