1、专题6光合作用【考情探究】课标解读考情分析备考策略考点考向1光合色素和叶绿体光合色素的提取和分离(1)考查内容:本专题为高频考点,常常结合光合作用探究实验、光合速率曲线等以非选择题的形式进行考查,侧重考查色素的种类和作用、光合作用过程中物质和能量变化规律、环境因素对光合速率的影响等。(2)命题规律:对能力的考查多集中在模型分析、获取信息、综合运用等方面(如2020山东,21)。(3)命题趋势:预计在2022年高考中,试题仍会聚焦在光合作用的原理及应用这一视角,引导学生运用物质和能量观,分析光合作用过程中物质和能量的变化,并能够运用光合作用原理解释生产实践中的应用。本考点往往结合新情境、新研究成
2、果进行考查,提高阅读能力和分析能力非常关键(1)在复习时,要将光合作用和细胞呼吸的过程及原理融会贯通,总结环境因素影响光合作用的原理和应用,利用光合作用图解或表解对比理解光合作用中主要的生理变化。(2)结合对照实验的基本原理,理解探究光合速率的实验原理并归纳实验方法,培养对实验现象和结果进行解释、分析和处理的能力2光合作用的原理及应用光合作用的过程分析光合作用的影响因素及应用3光合作用与细胞呼吸的关系光合作用与细胞呼吸的过程联系“三率”的判断与分析【真题探秘】命题立意命题特点本题以人工光合系统为背景,推陈出新,角度巧妙,同时还联系到前沿科技和环境保护,使本题立意更加深远。解题指导审题关键将新信
3、息与已知知识进行迁移,如人工光合作用系统中糖类的合成与暗反应进行迁移;用稳态与平衡观思考光合作用过程中物质和能量的变化。基础篇【基础集训】考点一光合色素和叶绿体1.提取光合色素,进行纸层析分离,对该实验中各种现象的解释,正确的是()A.未见色素带,说明材料可能为黄化叶片B.色素始终在滤纸上,是因为色素不溶于层析液C.提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b较多D.胡萝卜素处于滤纸条最上方,是因为其在提取液中的溶解度最高答案C2.如图是在电子显微镜下观察到的高等植物叶绿体结构模式图,下列有关叙述错误的是()A.和均为选择透过性膜B.上分布有与光反应有关的色素和酶C.上所含色素均含Mg2+,故缺M
4、g2+时这些色素都无法合成D.在上形成的产物NADPH和ATP进入中为暗反应提供物质和能量答案C3.如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况。以下说法正确的是()A.提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发B.水稻在收获时节,叶片中色素含量的多少是(甲+乙)(丙+丁)C.四种色素都能溶解在层析液中,乙色素的溶解度最大D.四种色素中,丙和丁主要吸收红光答案B考点二光合作用的原理及应用4.如图为绿色植物光合作用过程示意图(图中ag为物质,为反应过程,物质转化用实线表示,能量转化用虚线表示)。下列有关叙述错误的是()A.图中表示水分的吸收,表示水的光解B.c为ATP,f为NADPHC.将b物质用
5、18O标记,最终在(CH2O)中能检测到18OD.图中a物质主要吸收红光和蓝紫光,绿色植物能利用它将光能转化成活跃的化学能答案B5.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()A.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体中C5/C3值减小B.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体中ATP/ADP值增大C.突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体中C3/C5值减小D.突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体中ATP/ADP值减小答案B6.如图所示为研究光照强度和CO2浓度对某植物光合作用强度的影响。下列有关叙述错误的是()A.ab,叶绿体中C3浓度降低B.bd,
6、叶绿体中C5浓度升高C.ab,叶绿体中C5生成速率降低D.d点时,限制光合作用强度的环境因素可能有CO2浓度和温度等答案C考点三光合作用与细胞呼吸的关系7.如图表示在有氧条件下某高等植物体内有关的生理过程示意图,表示有关过程,X、Y和Z表示相关物质。请据图判断下列说法错误的是()A.X、Y、Z物质分别表示C3、丙酮酸和ATPB.过程中能产生ATP的有C.过程分别表示C3的还原和CO2的固定D.光合速率小于呼吸速率时,过程产生的CO2会释放到细胞外答案B8.小麦植株进行光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25和30,如图表示在一定CO2浓度、环境温度为25、不同光照强度条件下测得的小麦植株的光合作
7、用强度(以CO2的吸收量表示)。回答下列问题:(1)随着光照强度的增强,光反应生成的量增加,从而提高有机物的合成速率。b点时小麦叶肉细胞中光合速率(填“大于”“小于”或“等于”)呼吸速率。在其他条件不变的情况下,将温度调节到30,b点将向移动。(2)c点以后限制光合作用强度继续上升的主要环境因素是。依此原理,在农业生产中可采用(答一项即可)措施提高小麦产量。(3)欲探究光合作用产物淀粉合成过程的中间产物有哪些,试写出可行的实验思路:。答案(1)ATP和NADPH大于右(2)CO2浓度施有机肥(3)用放射性同位素14C标记CO2,观察哪些物质中出现了放射性,则光合作用形成淀粉的中间产物就有哪些教
8、师专用题组【基础集训】考点一光合色素和叶绿体1.(2019黑龙江哈师大附中开学考,28,1分)图为叶绿体亚显微结构图,下列关于其结构与功能的叙述,不正确的是()A.和均为选择透过性膜B.光反应的产物有O2、NADPH、ATPC.上的反应需要光,不需要酶,上的反应不需要光,需要多种酶D.光能转变为活跃的化学能在上进行;活跃的化学能转变为稳定的化学能在中完成答案C分别是叶绿体的外膜、内膜,它们都是选择透过性膜,A正确;光反应阶段,水光解产生H(NADPH)和O2,并催化ADP和Pi生成ATP,B正确;叶绿体类囊体薄膜上进行光反应,需要光、色素、酶等的参与,叶绿体基质中进行暗反应,不需要光,需要多种
9、酶的参与,C错误;叶绿体类囊体薄膜上进行光反应,可将光能转变为活跃的化学能,叶绿体基质中进行暗反应,将活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能,D正确。2.如图是利用新鲜的菠菜叶进行“叶绿体中色素提取和分离”的实验,滤液经层析后,色素带在滤纸条上的分布情况,下列说法正确的是()A.是叶黄素,是胡萝卜素,它们是类胡萝卜素B.是叶绿素b,其含量最多C.的溶解度最高扩散速度最慢D.菠菜叶如果放置时间过长,实验中色素带宽度会变窄答案D滤纸条上色素带依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,叶绿素a含量最多,A、B错误;四种色素中,胡萝卜素溶解度最高,扩散速度最快,叶绿素b溶解度最低,扩散速度最慢,C错
10、误;放置时间过长的菠菜叶的叶绿素会被破坏,导致叶绿素a、叶绿素b色素带宽度变窄,D正确。3.如图是利用新鲜菠菜叶进行“光合色素的提取和分离”活动时得到的结果,出现该实验结果的原因可能是()A.用70%乙醇作为提取液B.研磨时未加SiO2C.研磨时未加CaCO3D.分离时层析液液面高于滤液细线答案C图中结果显示叶绿素含量明显降低,若用70%的乙醇作为提取液或未加SiO2,各种色素的含量都会减少,A、B错误;研磨时未加CaCO3,导致部分叶绿素被破坏,C正确;分离时层析液液面高于滤液细线,色素会溶解到层析液中,得不到色素带,D错误。4.如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断下列说法错误的是(
11、)A.由图可知,类胡萝卜素主要吸收400500nm波长的光B.用450nm波长的光比600nm波长的光更有利于提高光合作用强度C.由550nm波长的光转为670nm波长的光后,叶绿体中C3的量增加D.土壤中缺乏镁时,植物对420470nm波长的光的利用量显著减少答案C图中类胡萝卜素主要吸收400500nm波长的光,A正确;叶绿体色素吸收450nm波长的光比600nm波长的光所占的吸收光能百分比大,故450nm波长的光更有利于提高光合作用强度,B正确;由550nm波长的光转为670nm波长的光后,色素吸收光能增强,光反应增强,C3还原加速,而CO2固定几乎未变,故叶绿体中C3的量将减少,C错误;
12、叶绿素b主要吸收420470nm波长的光,缺镁时叶绿素合成减少,所以植物对420470nm波长的光的利用量显著减少,D正确。5.(2020届黑龙江哈三中一调,35,1分)在绿叶中色素的提取与分离实验中,在滤纸中央滴一滴色素滤液,然后进行分离(如图),得到四个不同颜色的同心圆。下列说法正确的是()A.可以用层析液提取绿叶中的光合色素B.由外向内的第三圈呈蓝绿色,主要吸收蓝紫光和红光C.如实验中未加CaCO3,会导致由外向内的第一、二圈颜色较浅D.由外向内第一、二圈中的色素主要吸收红光和蓝紫光答案B本题以实验为信息载体,考查了实验探究能力。试题通过对实验现象的分析,体现了科学探究素养中的结果分析要
13、素。根据叶绿体中色素的分离原理可知,可以用层析液分离绿叶中的光合色素,提取光合色素常用无水乙醇,若用层析液提取绿叶中的光合色素,则提取效果差,且滤纸条上无色素带,A错误;根据分析可知,由外向内的第三圈是叶绿素a,呈蓝绿色,主要吸收蓝紫光和红光,B正确;光合色素的提取实验中加入CaCO3的作用是防止叶绿素被破坏,所以如果实验中未加CaCO3,叶绿素a和叶绿素b含量较少,即由外向内的第三、四圈颜色较浅,C错误;由外向内第一、二圈中的色素是胡萝卜素和叶黄素,它们主要吸收蓝紫光,D错误。解题关键熟记绿叶中色素的提取与分离实验的原理以及实验结果是分析解答本题的关键。考点二光合作用的原理及应用6.如图为高
14、等绿色植物光合作用图解。下列相关说法不正确的是()A.是氧气,可参与有氧呼吸的第三阶段B.光合作用可分为两个阶段,光反应和暗反应阶段C.是C3,其在NADPH、ATP和酶的作用下,被还原形成(CH2O)和C5D.是ATP,在叶绿体基质中生成答案D根据题图可知,在光反应阶段,水分解形成了氧气,氧气可以参与有氧呼吸的第三阶段,A正确; 光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段,B正确;是C3,其在NADPH、ATP和酶的作用下,可被还原形成(CH2O)和C5,C正确;是ATP,ATP在光反应阶段生成,场所是叶绿体的类囊体薄膜,D错误。方法技巧利用简图法理解光反应和暗反应的关系(1)光反应为暗反应提供N
15、ADPH、ATP,暗反应为光反应提供ADP和Pi以及NADP+。(2)没有光反应,暗反应无法进行;没有暗反应,有机物无法合成,光反应也会受到抑制。7.下列对于光合作用的发现过程及意义的叙述,不正确的是()A.萨克斯把绿叶放置在暗处几小时,再让叶片一半曝光,另一半遮光,之后用碘蒸气处理叶片,发现曝光的一半呈深蓝色,遮光的一半没有颜色变化,证明了淀粉是光合作用的产物B.恩格尔曼用极细的光束照射载有水绵和需氧细菌的临时装片,发现叶绿体向被光束照射到的部位集中,证明了叶绿体能够产生氧气C.卡尔文用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用,然后追踪其放射性,发现了碳原子的转移途径为14CO214C3(
16、14CH2O)D.鲁宾和卡门利用同位素18O分别标记CO2和H2O探究植物的光合作用,发现光合作用中的氧气来源于水答案D萨克斯把绿叶放置在暗处几小时,目的是消耗掉叶片中的营养物质,然后再让叶片一半曝光,另一半遮光,之后用碘蒸气处理叶片,发现曝光的一半呈深蓝色,遮光的一半没有颜色变化,证明了淀粉是光合作用的产物,A正确;恩格尔曼把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内,在黑暗中用极细的光束照射水绵,发现需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中,证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧,B错误;卡尔文用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用,然后追踪其放射性,发现了碳原子的转移途径为1
17、4CO214C3(14CH2O),C正确;鲁宾和卡门利用同位素18O分别标记CO2和H2O探究植物的光合作用,发现光合作用中氧气来源于水而不是CO2,D正确。易错警示水绵的叶绿体是光合作用的场所,不会因光束照射而集中起来,发现需氧细菌向叶绿体被光束照射的部位集中,证明了叶绿体能吸收光能,光合作用可以产生氧气。8.科学家往小球藻培养液中通入14CO2后,分别给予小球藻不同时间的光照,结果如表。实验组别光照时间(s)放射性物质分布12大量3-磷酸甘油酸(三碳化合物)22012种磷酸化糖类360除上述12种磷酸化糖类外,还有氨基酸、有机酸等根据上述实验结果分析,下列叙述不正确的是()A.本实验利用小
18、球藻研究的主要是光合作用的暗反应阶段B.每组照光后需将小球藻进行处理使酶失活,才能测定放射性物质分布C.CO2进入叶绿体后,最初形成的主要物质是12种磷酸化糖类D.实验结果说明光合作用产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等答案CCO2是光合作用暗反应阶段的原料,A正确;每组照光后将小球藻进行处理使酶失活,其目的是终止相关的反应,这样所得结果才能准确反映光照时间内放射性物质的分布,B正确;在光合作用的暗反应过程中,CO2先进行固定,生成三碳化合物,然后是三碳化合物被还原,从表中可以看出,放射性首先出现在3-磷酸甘油酸中,C错误;表中信息显示,光合作用产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等,D正确。9.研
19、究者使用稳定同位素18O标记水和碳酸盐/碳酸氢盐中的氧,加入三组小球藻培养液中,记录反应起始时水和碳酸盐/碳酸氢盐中18O的比例,光照一段时间后,分别检测小球藻释放的氧气中18O 的比例,实验结果如表所示。下列相关叙述,不正确的是()组别水中 18O的比例(%)HCO3-和CO32-中18O的比例(%)反应时间(min)释放的O2中 18O的比例(%)10.850.41450.8420.850.551100.8530.850.612250.85A.小球藻光合作用所需的CO2可由HCO3-和CO32-提供B.HCO3-和CO32-中18O的比例不同导致放氧速率不同C.释放的O2中18O的比例不受
20、光合作用反应时间影响D.释放的O2中18O比例与水相近,推测氧气来自水答案B由表中数据可知, 小球藻释放的氧气中18O 的比例与水中18O的比例变化一致,与HCO3-和CO32-中18O的比例均不一致,可以推知O2来自水中的氧,D选项正确;小球藻释放的O2中18O 的比例与反应时间变化不一致,推知释放的O2中18O的比例不受光合作用反应时间影响,C选项正确;小球藻光合作用所需的CO2可由HCO3-和CO32-提供,A选项正确;表中数据不能反映放氧速率的不同,B选项错误。10.(2019安徽合肥高三调研,5)科学家研究小麦在适宜温度时光合作用强度与光照强度的关系,得到如图曲线,下列有关叙述,错误
21、的是()A.当环境温度升高时,cd段位置上移B.a点时叶肉细胞中产生ATP的细胞器只有线粒体C.其他条件适宜,当植物缺Mg时,b点将向右移动D.c点之后小麦光合作用强度不再增加可能与光合色素的量有关答案A因此图曲线已经是小麦在适宜温度下得到的光合作用强度与光照强度的关系,若环境温度升高,酶活性会下降,光合速率降低,cd段位置会下移,A错误;a点时,叶肉细胞只能进行呼吸作用,因此产生ATP的细胞器只有线粒体,B正确;b点表示光合速率等于呼吸速率时对应的光照强度,因此当植物缺Mg时,叶绿素的合成受阻,导致光合作用强度降低,要让光合作用和呼吸作用强度相等,就必须增加光照强度以提高光合作用强度,所以b
22、点将向右移动,C正确;c点对应的光照强度是光饱和点,该点之后光合作用强度不再随光照强度增大而增大,此时影响因素可能是叶绿体中色素的含量、酶的量、CO2浓度等,影响因素不再是光照强度,D正确。11.(2020届黑龙江哈师大附中月考,19,1分)将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室内,调节小室内CO2浓度,在恒定光照强度下测定叶片光合作用强度(以CO2吸收速率表示),测定结果如图所示。下列相关叙述正确的是()A.如果光照强度适当降低,a点左移,b点左移B.如果光照强度适当降低,a点左移,b点右移C.如果光照强度适当增强,a点右移,b点右移D.如果光照强度适当增强,a点左移,b点右移答案D如果光照强
23、度适当降低,光反应生成的ATP和H减少,暗反应降低,因此二氧化碳补偿点变大,饱和点变小,此时a点右移,b点左移,A、B错误;如果光照强度适当增加,光反应生成的ATP和H增加,暗反应增强,因此CO2补偿点变小,饱和点变大,故a点左移,b点右移,C错误,D正确。考点三光合作用与细胞呼吸的关系12.如图所示为甘蔗一叶肉细胞内的系列反应过程,下列有关说法正确的是()A.过程中叶绿体中的四种色素都主要吸收蓝紫光和红光B.过程产生H,过程消耗H,过程既产生也消耗HC.过程只发生在叶绿体基质中,过程只发生在线粒体中D.若过程的速率大于过程的速率,则甘蔗的干重就会增加答案B过程分别为光反应、暗反应、细胞呼吸和
24、ATP的利用。光反应中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,A错误;光反应产生的H用于暗反应中三碳化合物的还原,有氧呼吸的第一、二阶段产生H,用于有氧呼吸第三阶段氧气的还原,B正确;暗反应只发生在叶绿体基质中,细胞呼吸可发生在细胞质基质和线粒体中,C错误;只有当叶肉细胞的光合作用大于该植株所有细胞(根、茎、叶等)的呼吸作用时,甘蔗的干重才可增加,D错误。13.(2020届河北石家庄辛集中学期初,30)如图表示某高等绿色植物体内的生理过程,有关分析不正确的是()A.阶段生成的H可作为还原剂用于过程生成水B.的某些反应阶段能够在生物膜上进行C.过程进行的场所是叶绿体基质D.影响过程
25、的外界因素主要是CO2浓度和温度答案A图中是光反应,是暗反应,是细胞呼吸过程;阶段生成的H只能用于暗反应,不能作为还原剂用于细胞呼吸,A错误;有氧呼吸的第三阶段在线粒体内膜上进行,B正确;过程是CO2的固定,发生的场所是叶绿体基质,C正确;影响过程暗反应的外界因素主要是CO2浓度和温度,D正确。14.(2020安徽淮北一模,6)绿色植物光合作用和呼吸作用之间的能量转换如图所示,图中代表物质,有关叙述错误的是()A.植物光反应可把太阳能转变为活跃的化学能贮存在中B.叶绿体中的NADPH和线粒体中的NADH都具有还原性C.给植物提供H218O,短时间内生成的O2和CO2均可含18OD.物质在叶绿体
26、基质中合成,在线粒体基质中分解答案D图中为ATP,为ADP和Pi,为O2,是葡萄糖,是ATP,代表ADP和Pi。植物光反应可把太阳能转变为活跃的化学能贮存在ATP中,A正确;叶绿体中的NADPH参与C3的还原,线粒体中的NADH与氧结合生成水,二者都具有还原性,B正确;给植物提供H218O,H218O参与光反应生成的18O2,H218O参与有氧呼吸的第二阶段生成C18O2,因此短时间内生成的O2和CO2均可含18O,C正确;物质为葡萄糖,在叶绿体基质中合成,在细胞质基质中分解,D错误。15.如图所示,图1为某绿色植物细胞内部分代谢活动图解,其中表示代谢过程,AF表示代谢过程中产生的物质;图2为
27、该植物在CO2浓度为0.03%、温度及其他条件适宜且恒定的情况下O2释放速率曲线。回答有关问题:图1图2(1)图1中,A的移动方向从类囊体薄膜到 ,F代表的物质是。(2)图1中,代表有氧呼吸中释放能量最多的过程是 (填序号)。图2中a点能发生图1中的生理过程有 (填序号)。(3)图2中d点时限制光合作用速率的主要环境因素是 。与b点相比,c点光反应生成H的量 (填“较少”“相等”“较多”)。(4)在图2实验的环境条件下,若每天光照12小时,则平均光照强度至少要大于klx时,植株才能够正常生长。答案(1)叶绿体基质丙酮酸(2)(3)CO2浓度较多(4)4解析(1)图1中,A表示H和ATP,B表示
28、ADP和Pi,C表示氧气,D表示二氧化碳,E表示H,F表示丙酮酸。表示光反应,表示暗反应,表示有氧呼吸的第三阶段,表示有氧呼吸的第二阶段,表示有氧呼吸的第一阶段。A(H和ATP)可产生于光反应阶段,在暗反应中消耗,因此A的移动方向是从类囊体薄膜到叶绿体基质。(2)图1中,有氧呼吸中释放能量最多的过程是有氧呼吸第三阶段,即。图2中a点无光,只能进行呼吸作用,即只发生过程。(3)d点时光合作用达到饱和,不再受光照强度的影响,主要受外界的CO2浓度影响。与b点相比,c点光照更强,光反应产生的H的量更多。(4)呼吸作用速率为2mmol/h,晚上消耗的O2为122=24mmol,植株光合作用需积累有机物
29、才能生长,即12小时光照植株释放的O2量应大于24mmol,因此植株氧气释放速率至少大于24/12=2mmol/h时(光照强度为4klx),植株才能生长。综合篇【综合集训】提升一光合作用和呼吸作用常见曲线解读1.(经典题)植物的光合作用受CO2浓度、光照强度和温度的影响。如图为在一定CO2浓度、适宜温度和有氧条件下,测定某植物在不同光照强度下的光合作用速率。下列有关说法正确的是()A.在a点所示条件下,该植物细胞只进行呼吸作用,产生ATP的场所是线粒体B.b点时该植物的真正光合作用速率为0C.若将该植物置于c点条件下光照9小时,其余时间置于黑暗中,则该植物一昼夜中CO2的净吸收量为15mgm-
30、2D.适当提高CO2浓度,则图中b点右移,c点左上移答案C2.(2020山东临朐一模,5)将某一植株放在密闭玻璃罩内,置于室外一昼夜,获得实验结果如图所示。下列有关说法错误的是()A.图一中BC段较AB段CO2浓度增加减慢,可能因为低温使植物呼吸作用减弱B.两图中分别出现FG段与ef段的变化,原因是部分气孔关闭,叶片吸收CO2 的量减少C.图二中gh段氧气含量增加,且到达i点时,该植株积累的有机物最多D.题图所示的结果表明,该植株经过这一昼夜之后,植物体中有机物含量有所增加答案C3.(2020山东寿光一中2月月考,3)某研究小组进行某植物的栽培实验,图1表示在适宜的光照、CO2浓度等条件下测得
31、的光合曲线和黑暗条件下的呼吸曲线;图2为在恒温密闭玻璃温室中,连续24h测定的温室内CO2浓度以及植物CO2吸收速率的变化曲线。据图分析,下列说法中错误的是()A.图中,当温度达到55时,植物光合作用相关的酶失活B.6时,图2叶肉细胞的叶绿体可产生NADPHC.18时,图2叶肉细胞中叶绿体产生的O2量大于线粒体消耗的O2量D.该植株在进行光合作用且吸收CO2的量为0时,在两图中的描述点共有4个答案D提升二“三率”的判断和计算4.(经典题)以测定的CO2吸收速率与释放速率为指标,研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响,结果如图所示。下列分析正确的是()A.光照相同时间,35时光合作用制造的
32、有机物的量与30时的相等B.光照相同时间,在20条件下植物积累的有机物的量最多C.温度高于25时,光合作用制造的有机物的量开始减少D.两曲线的交点表示光合作用制造的有机物的量与细胞呼吸消耗的有机物的量相等答案A5.(2020山东潍坊期中,12)一片干重为Xmg的叶片,经黑暗处理4h后干重变为(X-2)mg,再进行光照4h后干重为(X+4)mg,假设温度保持不变,则该叶片在光照下的总光合速率为()A.1mgh-1B.2mgh-1C.4mgh-1D.8mgh-1答案B6.(2020山东3月月考,5)某同学在探究光照强度对某植物光合作用速率影响的实验中绘制了如图所示的柱形图(在光照强度分别为a、b、
33、c和d,其他条件相同且适宜时,单位时间内该植物某叶肉细胞中CO2与O2量的变化,其中M代表叶绿体中O2的产生总量,N代表叶肉细胞的CO2释放量)。已知光照强度不影响叶肉细胞的呼吸速率。下列有关叙述错误的是()A.光照强度为a时,光合作用强度为0B.光照强度为b时,该叶肉细胞光合作用速率等于细胞呼吸速率C.光照强度为c时,该叶肉细胞叶绿体产生的O2全部供给线粒体利用D.光照强度为d时,光合作用从外界环境中吸收2个相对单位的CO2答案B提升三“三率”实验探究的5个方法7.(2020山东烟台期末,17)某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组,室温25下进行了一系列的实验,下列有关叙述错误的是()A
34、.若X溶液为清水并给予光照,光合作用大于细胞呼吸时,液滴右移B.若要测真正光合强度,需另加设一装置遮光处理,且X溶液应换为NaOH溶液C.若X溶液为CO2缓冲液并给予光照,液滴移动距离可表示净光合作用强度大小D.若X溶液为清水并遮光处理,消耗的底物为脂肪时,液滴左移答案A8.(经典题)某生物科研小组从鸭绿江的某一深度取得一桶水样(生产者只有植物),一部分水样分装于六对黑白瓶中,剩余的水样测得初始溶解氧的含量为10mg/L,白瓶为透明玻璃瓶,黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下(abcde),温度保持相同,24h后,测得六对黑白瓶中溶解氧的含量,请根据记录数据(如表)判断下
35、列选项中错误的是()光照强度(klx)0(黑暗)abcde白瓶溶氧量(mg/L)31016243030黑瓶溶氧量(mg/L)333333A.黑瓶中的生物呼吸消耗氧气,但没有光照,植物不能进行光合作用产生氧气B.光照强度为a时,白瓶中溶解氧的含量与初始溶解氧量相等,说明此光照强度下植物仍然不能进行光合作用C.当光照强度为c时,白瓶中植物产生的氧气量为21mg/LD.当光照强度为d时,再增加光照强度,白瓶中植物的光合速率不再增加答案B教师专用题组【综合集训】提升一光合作用和呼吸作用常见曲线解读1.如图表示在适宜温度和CO2浓度下的大棚中,光照强度对某植物光合作用的影响。下列有关说法正确的是()A.
36、光照强度为D时,光反应最强,细胞中的ATP大量积累B.B点时叶肉细胞的光合作用强度大于呼吸作用强度C.植物细胞呼吸产生的CO2总量=S2+S4D.大棚用红色或蓝紫色薄膜对提高棚内植物的产量最有效答案B图中A点是黑暗条件,植物在黑暗条件下只进行呼吸作用,B点是光补偿点,D点是光饱和点,D点时,光反应达到最强,但此时暗反应利用的ATP量也最多,ATP量处于动态平衡,不会大量积累,A错误;B点时,整株植物的光合作用强度等于呼吸作用强度,植物有些部位如根等不能进行光合作用,只进行呼吸作用,叶肉细胞是进行光合作用的主要部位,故B点时叶肉细胞的光合作用强度大于呼吸作用强度,B正确;植物细胞呼吸产生的CO2
37、总量为S1+S2+S4,C错误;类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,也可以吸收其他波长的光,故为提高大棚植物的光合作用,应选用无色透明的薄膜,D错误。提升二“三率”的判断和计算2.(2020届福建福州一中开学考,10)将状况相同的某种绿叶分成四等组,在不同温度下分别暗处理1h,再光照1h(光强相同),测其重量变化,得到如表的数据,正确的是()组别一二三四温度/27282930暗处理后重量变化/mg-1-2-3-1光照后与暗处理前重量变化/mg+3+3+3+1A.该植物光合作用的最适温度约是27B.该植物呼吸作用的最适温度约是29C.2729下的净光合速率相等D.30下的真正光
38、合速率为2mg/h答案B暗处理后减少的重量为呼吸消耗的量,光照后与暗处理后的变化量为净光合量,即光照后与暗处理前的重量变化+暗处理后重量变化;总光合速率=光照后与暗处理前的重量变化+2暗处理后重量变化。2729总光合速率依次为:3+21=5mg/h;3+22=7mg/h;3+32=9mg/h,A错误;图表中该植物在29之前呼吸速率上升,29之后呼吸速率下降,故呼吸作用的最适温度约是29,B正确;净光合量=光照后与暗处理前的重量变化+暗处理后重量变化,2729下的净光合速率依次为3+1=4mg/h;3+2=5mg/h;3+3=6mg/h,C错误;30下的真正(总)光合速率为1+21=3mg/h,
39、D错误。3.用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙,同时从某池塘水深0.5m处的同一位置取满水样,立即测定甲瓶中的氧气含量,并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜后取出玻璃瓶,分别测定两瓶中的氧气含量,结果如下(不考虑化能合成作用)。有关分析合理的是()透光玻璃瓶甲透光玻璃瓶乙不透光玻璃瓶丙4.9mg5.6mg3.8mgA.丙瓶中浮游植物的细胞产生H的场所是细胞质基质和线粒体内膜B.在一昼夜内,丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为1.1mgC.在一昼夜后,乙瓶水样的pH比丙瓶的低D.在一昼夜内,乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量约为1.1mg答案B丙瓶内无光,其中的浮游植物只进行呼吸作用,产生H的场所有细胞
40、质基质和线粒体基质,A错误;丙瓶消耗的氧气可代表浮游植物的呼吸消耗,约为4.9-3.8=1.1mg,B正确;乙瓶植物光合作用产生O2,CO2减少,丙瓶植物消耗O2,CO2增多,因此乙瓶水样的pH比丙瓶的高,C错误;乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量约为净光合作用释放氧气量+呼吸作用消耗氧气量=5.6-4.9+1.1=1.8mg,D错误。解后反思由题中实验设计可以看出,甲瓶中的氧气含量可作为乙和丙的对照,乙中氧气含量增加,这是光合作用强度大于呼吸作用强度积累的,即净光合作用量;由于丙为不透光的玻璃瓶,因此消耗的氧气可代表浮游植物的呼吸消耗。4.将若干生长状况相同的某植株平均分成6组,设置不同的
41、温度,每组黑暗处理6h,然后给予适宜白光照射6h,在暗处理后和光照后分别截取同等面积的叶圆片,烘干称重,获得下表数据。请根据表中数据分析,下列有关说法正确的是()温度()152025303540黑暗后叶圆片干重(mg/dm2)4.254.003.502.752.001.50光照后叶圆片干重(mg/dm2)6.006.506.756.505.504.50A.若每天交替光照、黑暗各12小时,则30时该植物积累的有机物最多B.若昼夜不停地光照,则25时为该植物生长的最适宜温度C.若将实验中白光突然改为强度相同的红光,则短时间内,植株叶绿体中C3上升D.该实验结果由于缺乏黑暗处理前的叶圆片的干重数据,
42、故无法得出呼吸量的数据答案D每天交替光照、黑暗各12小时,该植物积累的有机物应为光照时积累的有机物减去黑暗中消耗的有机物,设处理前叶圆片干重为Xmg/dm2,则各温度下Xmg/dm2与黑暗后叶圆片干重的差值代表呼吸作用消耗的有机物,光照后叶圆片干重与黑暗后叶圆片干重之差代表光照时积累的有机物,25时该植物积累的有机物为光照时的积累量-黑暗时的消耗量=V净t光-V呼t暗=6.75-3.50612-X-3.50612=13.5-2X,同理,30时该植株积累的有机物量为13-2X,因此25时该植物积累的有机物最多,A错误,D正确;昼夜不停地光照,设时间为t,30时光照时积累的有机物最多,即有机物积累
43、量=V净t=6.50-2.756t=3.756t,30为该植物生长的最适宜温度,B错误;红光有利于光反应产生较多的ATP、H,利于C3的还原,将实验中白光突然改为强度相同的红光,则短时间内,植株叶绿体中C3下降,C错误。5.(2020陕西咸阳期末)如图是探究绿色植物光合作用速率的实验示意图。该装置放置在20环境中,实验开始时,针筒的读数是0.2mL,毛细管内的水滴在位置X,30min后,针筒的容量需要调至0.6mL的读数,才能使水滴仍维持在X的位置。据此回答下列问题:(1)若以释放出的氧气量来代表光合作用速率,该植物的光合作用速率是mL/h。(2)与植物的实际光合速率相比,用上述装置所测得的光
44、合作用速率数值(填“偏高”“偏低”或“相同”),原因是。(3)若在该植物的叶片上涂上一层凡士林,光合作用的速率会大幅度下降,这一做法主要限制了光合作用的反应阶段。(4)如果在原实验中只增加光照强度,则针筒的容量仍维持在0.6mL读数处。在另一相同实验装置中,若只将温度提升至30,针筒容量需要调至0.8mL读数,才能使水滴维持在X的位置上。比较两个实验可以得出结论:。(5)利用无水乙醇提取该植物叶片中的色素,经过层析,在滤纸上可出现黄绿色、蓝绿色、黄色、橙黄色的色素带,这些色素依次是,它们分布在叶绿体上。答案(1)0.8(2)偏低植物同时进行呼吸作用,消耗了氧气(3)暗(4)在这两个实验中,光照
45、不是限制光合作用速率的主要因素,而温度才是限制光合作用速率的主要因素(5)叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素类囊体薄膜(或基粒)解析本题考查与光合作用相关的实验探究。(1)根据题意,烧杯中的碳酸氢钠溶液能保持容器内CO2浓度的平衡,故针筒移动的距离代表植物通过光合作用释放出的氧气量。针筒的起始读数为0.2mL,30min后若使水滴位置不变,针筒容量需调整为0.6mL,则若以释放出的氧气量来代表光合作用速率,该植物的光合作用速率是(0.6-0.2)mL(3060)h=0.8(mL/h)。(2)由于植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用,光合作用产生的氧气一部分用于植物本身的呼吸,一部分释放到
46、细胞外,故题述装置测得的光合作用速率低于植物实际的光合作用速率。(3)凡士林能封闭气孔,阻止叶片对CO2的吸收,影响植物光合作用暗反应中CO2的固定,从而影响光合作用。(4)根据题意可知,只增加光照强度,植物光合作用速率不变,说明光照强度不是其限制因素。将温度提升至30,针筒容量需要调至0.8mL读数,才能使水滴维持在X的位置上,说明适当升高温度后,植物光合作用速率增加,故在这两个实验中,光照不是限制光合作用速率的主要因素,而温度才是限制光合作用速率的主要因素。(5)植物光合色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中,故可利用无水乙醇提取该植物叶片中的色素,经过层析,在滤纸上可出现黄绿色、蓝绿色、黄色、
47、橙黄色的色素带,这些色素依次是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素,它们分布在叶绿体的类囊体薄膜(或基粒)上。解题关键题干是30min的实验数据,而该植物的光合作用速率意境为mL/h,需要单位换算才能得出正确答案。提升三“三率”实验探究的5个方法6.(2019辽宁师大附中高二期末,34)如图为探究绿色植物的相关生命活动过程的实验装置。对图示装置的分析错误的是()A.红色小液滴移动的距离表示装置内O2的变化量B.若要测呼吸速率,应将该装置置于黑暗中,对照组的植物应换成死的但大小等与实验组相同的幼苗C.若要测光合速率,应给予一定的光照,单位时间内小液滴移动的距离可代表总光合速率D.打开阀门并移除N
48、aOH溶液后,此装置可用来验证水是光合作用的原料答案C绿色植物在光照下可以进行光合作用和呼吸作用,实验装置中的NaOH溶液可以吸收CO2,液滴移动距离表示氧气的变化量,A正确;若要测呼吸速率,应将该装置置于黑暗中,对照组的植物应换成死的但大小等与实验组相同的幼苗,可以排除物理因素的影响,B正确;若要测光合速率,应给予一定的光照,装置内的NaOH溶液需要换为NaHCO3缓冲液,单位时间内小液滴移动的距离可代表净光合速率,C错误;要验证水是光合作用的原料,需要提供CO2,需要打开阀门并移除NaOH溶液,D正确。7.(生命观念物质与能量观)研究者将对称叶片一半遮光,另一半照光处理。经过一段时间后,在
49、对称部位截取同等面积(实验处理前干重相同)的叶片,烘干称重,用于相关速率的计算。不考虑光照条件对叶片呼吸速率的影响,下列说法正确的是()A.遮光处理后叶绿体基质中C3的含量比照光处理后低B.照光处理时类囊体薄膜上可发生NADP+与电子和H+结合C.照光处理与遮光处理后叶片的干重差是由呼吸作用引起的D.要计算光合作用速率还需测定同等面积叶片的初始干重答案B遮光后,光反应停止,短时间内C3被还原成C5的过程停止,而C5固定CO2的过程仍能继续,故遮光后C3含量会比光照时的C3含量高,A错误;照光处理时类囊体薄膜上可产生H,故可发生NADP+与电子和H+结合,B正确;照光处理后与遮光处理后叶片的干重
50、差(单位时间内)是真光合作用速率,因此不需要测定同等面积叶片的初始干重,C、D错误。8.在同一天不同时间里,从经过暗处理的植物的同一叶片上陆续取下面积相同的叶圆片,称取其质量,实验情况如图所示,在不考虑叶片内有机物向其他部位转移的情况下进行分析,其中错误的是()A.叶圆片Y比叶圆片X重B.(y-x)g可代表从上午10时到下午4时有机物的净增加量C.在下午4时至晚上10时这段时间内,细胞呼吸消耗有机物的量可表示为(y-z)gD.假设全天温度保持不变,则从上午10时到下午4时,一个叶圆片制造的有机物为(y-x)g答案DY比X多经过了一定时间的光合作用,即比X叶片多积累了一些有机物,因此Y比X重,A
51、正确;(y-x)g可代表从上午10时到下午4时有机物的净增加量,B正确;下午4时到晚上10时整个装置都在黑暗中,植物叶片只进行细胞呼吸,(y-z)g表示这6个小时细胞呼吸消耗的有机物的量,C正确;(y-x)g可代表从上午10时到下午4时有机物的净增加量,(y-z)g表示6个小时细胞呼吸消耗的有机物的量,因假设全天温度不变,则呼吸速率不变,所以从上午10时到下午4时,一个叶圆片制造的有机物=6个小时内有机物的净增加量+6个小时细胞呼吸消耗的有机物的量=(y-x)+(y-z)=2y-x-z,D错误。9.(科学思维&科学探究)某实验小组为了探究不同颜色的光对光合作用的影响,利用图1所示的装置进行实验
52、,O2传感器能监测密闭锥形瓶内的O2浓度,实验小组分别用红光和绿光照射甲、乙两个锥形瓶,锥形瓶中的同种绿色植物的生理状况和初始质量完全一样,保持适宜的温度,两个锥形瓶中的O2浓度变化曲线如图2所示。请回答下列问题:图1图2(1)C点后,锥形瓶乙中的O2浓度不再变化的原因是。16min时,甲、乙锥形瓶中植物干重较大的是。(2)实验小组在16min后给予白光照射,发现甲瓶中的O2浓度不变,乙瓶中的O2浓度上升。由此可知,16min时限制甲、乙锥形瓶中植物光合速率的主要环境因素分别是。(3)现有载有水绵和好氧细菌的临时装片、红光源和绿光源,请设计实验验证植物光合作用对红光的利用率大于对绿光的利用率,
53、简要写出实验方案和预期实验结果与结论。实验方案:。预期实验结果及结论:。答案(1)光合速率和呼吸速率相等甲(2)CO2浓度、光照强度(3)将临时装片置于没有空气的黑暗环境中,分别用同等强度的红光束和绿光束照射水绵好氧细菌更多聚集在红光束照射的部位,证明植物光合作用对红光的利用率大于对绿光的利用率解析(1)C点后,光合速率=呼吸速率,所以锥形瓶乙中的O2浓度不再变化。在一定范围内,甲锥形瓶中植物的光合速率大于呼吸速率,乙锥形瓶植物的光合速率小于呼吸速率,16min时,甲锥形瓶中植物的干重大于乙锥形瓶中植物干重。(2)实验小组在16min后给予白光照射,发现甲瓶中的O2浓度不变,说明光照强度不是限制植物光合速率的因素,最可能的限制因素是二氧化碳浓度;而乙瓶中的O2浓度上升,说明限制植物光合速率的主要环境因素是光照强度。(3)要验证植物光合作用对红光的利用率大于对绿光的利用率,可以将临时装片置于没有空气的黑暗环境中,分别用同等强度的红光束和绿光束照射水绵,若水绵对红光的利用率大于对绿光的利用率,则好氧细菌会更多聚集在红光束照射的部位。
