【课后练习】23　光合作用原理的应用　　人教版（2019）生物学 必修1（含答案）

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23 光合作用原理的应用
一、概念检测
1．判断下列有关叙述的正误
(1)影响光合作用强度的外界因素有CO2浓度、温度、光照强度等(　　)
(2)CO2浓度是通过影响暗反应过程来影响光合作用的(　　)
(3)光照强度对光合作用强度的影响实验中，可以通过调节台灯与实验装置间的距离来调节光照强度(　　)
(4)探究实验中，小圆形叶片浮起的原因是叶片进行呼吸作用产生的二氧化碳导致的(　　)
2．光合作用强度可以用多种指标表示，以下不适合的是(　　)
A．植物体鲜重增加量　　 B．植物体干重增加量
C．O2释放量 D．CO2吸收量
3．硝化细菌将CO2和水合成糖类，其能量来自(　　)
A．光能 B．电能
C．化学能 D．生物能
4．下列有关化能合成作用与光合作用的叙述，正确的是(　　)
A．进行光合作用的生物是自养型生物，进行化能合成作用的生物是异养型生物
B．化能合成作用需要CO2和H2O
C．进行化能合成作用的生物可以是硝化细菌、大肠杆菌
D．硝化细菌能将NH3氧化并利用其释放的能量将NH3转化为有机物
5．下面是光合作用过程中产生NADPH和呼吸作用过程中产生NADH的来源和用途的比较，其中正确的是(　　)
细胞器 来源 用途
① 叶绿体 水的光解 还原CO2
② 叶绿体 水的光解 还原C3
③ 线粒体 丙酮酸的分解 与氧结合生成水
④ 线粒体 H2O、葡萄糖和丙酮酸的分解 与氧结合生成水
A．①② B．②③
C．②④ D．③④
二、综合迁移
6．下列相关说法，不合理的是(　　)
A．夜间给蔬菜大棚适当降温可减少有机物消耗，提高产量
B．施用农家肥有利于土壤微生物的呼吸作用，可为农作物提供更多CO2
C．蔬菜大棚选用蓝紫色或绿色的塑料膜做顶，有利于提高光合效率
D．农业生产中“正其行，通其风”是为了提高CO2的供应
7．某同学在玻璃温室里进行植物栽培实验。为此，他对室内空气中的CO2含量进行24 h的测定，下列曲线中能正确表示其测定结果的是(　　)
8．如图所示为研究光照强度和CO2浓度对某植物光合速率的影响。下列有关叙述错误的是(　　)
A．曲线a→b点，叶绿体中C3浓度降低
B．b→d点，叶绿体中C5浓度升高
C．曲线a→b点，叶绿体中C5生成速率降低
D．d点时，限制光合速率的环境因素可能有CO2浓度和温度等
9．在温度适宜的条件下，测定植物叶片在不同光照强度下的CO2吸收量，结果如下表。下列有关叙述正确的是(　　)
光照强度/klx 0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
CO2吸收量/(mg·100cm－2·h－1) －4.0 0 4.0 8.0 10.0 10.0
A.该植物叶片在光照强度小于2.0 klx的条件下，不进行光合作用
B．光照强度为6.0 klx时，植物叶片合成葡萄糖的量为12 mg·100 cm－2·h－1
C．光照强度为8.0 klx时，限制光合速率的主要环境因素是CO2浓度
D．光照强度为10.0 klx时，该植物在缺镁环境中的CO2吸收量不变
10．如图表示某种植物光照强度与光合作用强度的关系。P点的生物学含义是(　　)
A．无光合作用，有呼吸作用
B．光合作用与呼吸作用达到动态平衡
C．无呼吸作用，有光合作用
D．光合作用与呼吸作用都不进行
11.已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃。右图表示该植物在25 ℃时光合速率和光照强度的关系。若将温度提高到30 ℃的条件下(原光照强度和CO2浓度不变)，从理论上讲，图中相应点的移动应该为(　　)
A．a点下移，b点右移，m值减小
B．a点不移，b点左移，m值不变
C．a点下移，b点不移，m值增加
D．a点上移，b点左移，m值增加
12．甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：
(1)当光照强度大于a时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是________。
(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是__________，判断的依据是____________________________________________________。
(3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是________。
(4)某植物夏日晴天中午12：00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的________(填“O2”或“CO2”)不足。
13．某人在一定浓度的CO2和一定温度条件下，测定植物叶片在不同光照条件下的光合速率。下图1给出了光照强度与该植物叶片光合速率的关系，图2表示细胞内CO2和O2的转移方向。请据图回答下列问题：
(1)根据图1，该植物叶片的呼吸速率是__________mg CO2/(100 cm2叶·h)。当光照强度为4 klx时，该植物叶片总(真正)光合速率是每100 cm2叶每小时吸收CO2________mg。
(2)c点以后影响光合速率的环境因素可能有______________(回答一种即可)。
(3)若突然将该植物从光下移到黑暗中，叶绿体中C3含量短时间内的变化将是________。若该植物叶肉细胞处于图2所示状态，则对应图1曲线中________点。
三、应用创新
14.(多选)某密闭温室大棚内CO2浓度的变化如图所示，其中b、c两点的温度相同。下列说法错误的是(　　)
A．经一昼夜后大棚内植物有机物积累量减少
B．经一昼夜后大棚内O2浓度增加
C．b、c两点时温室大棚中的光照强度相同
D．b、c两点时叶肉细胞的光合速率等于细胞呼吸的速率
15.(多选)如图为测定细胞代谢相关速率的实验装置。下列叙述错误的是(　　)
A．直接测定植株总光合速率时，小烧杯的液体应为NaHCO3溶液
B．测定植株的净光合速率时，应在光下进行，且小烧杯的液体应为NaOH溶液
C．测定植株的呼吸速率时，小烧杯的液体应为清水
D．测定植株的呼吸速率时，应在黑暗条件下进行
16．(2020·南通模拟)图甲是利用小球藻(一种单细胞绿藻)进行光合作用实验的示意图，图乙是用图甲中A组装置进行实验，测得的小球藻净光合速率与光质、CO2浓度的关系(不考虑光质对呼吸作用的影响)。请回答下列问题：
(1)与蓝细菌相比，小球藻在细胞结构上的主要区别是____________________________，两者都是自养生物，因为它们都能__________________________________。
(2)图甲中，B组实验时，向试管中通入18O2，则一段时间后，在小球藻呼吸产物中出现含的CO2，试解释这种CO2产生的过程：________________________________________。若在密闭且其他条件相同的情况下，测定图甲中A、B两组试管中氧气的变化，初始氧气浓度均为300 mg/L,24 h后，A组试管氧气浓度为500 mg/L，B组试管氧气浓度为116 mg/L，则A试管中，小球藻光合作用产生的氧气速率为________mg/(L·h)。
(3)依据图乙曲线，当小球藻处于黄光、CO2浓度为300 μL/L时，细胞内合成ATP的场所是________________________________________；当小球藻细胞由曲线中b点状态迅速转移到a点状态时，短时间内叶绿体中的C5含量将会________。
(4)据图乙所示实验结果，为提高温室作物的产量，你的建议是____________________________________________________。
参考答案
1答案：(1)√　(2)√　(3)√　(4)×
2解析：选A　植物光合作用消耗CO2，产生有机物和O2，因此，光合作用强度的指标可以是B、C、D选项中的指标。植物体鲜重增加量主要是水分的增加，不能作为光合作用强度的指标。
3解析：选C　硝化细菌利用将NH3氧化成亚硝酸(HNO2)、硝酸(HNO3)所释放的能量将CO2和水合成糖类。
4解析：选B　进行化能合成作用的生物是自养型生物，A错误；化能合成作用需要CO2和H2O，B正确；大肠杆菌为异养型生物，C错误；硝化细菌能将NH3氧化并利用其释放的能量将CO2和H2O合成糖类，D错误。
5解析：选C　在叶绿体类囊体薄膜上，水在光下分解成氧气和H＋，H＋与NADP＋结合形成NADPH，NADPH为C3还原提供还原剂，故②正确；在有氧呼吸过程中，丙酮酸和H2O在线粒体中酶的催化下分解成CO2，并产生NADH，第一阶段(葡萄糖转化为丙酮酸产生少量NADH在细胞质基质中进行)和第二阶段产生的NADH与氧气发生氧化反应生成水，故④正确。
6解析：选C　温度通过影响光合作用酶和呼吸作用酶的活性来影响绿色植物的有机物的净积累量，白天适当提高温度有利于增加光合作用，夜间适当降低温度有利于减弱呼吸作用，减少有机物消耗，提高有机物的净积累量，从而提高作物产量；农家肥含有大量微生物和有机物，有利于土壤微生物的呼吸作用，提供更多CO2，提高作物光合速率，从而提高农作物的产量；大棚薄膜最好用无色透明的，使得植物吸收更多的光，以提高光合速率；农业生产中“正其行，通其风”是为了提高CO2的供应，以提高光合速率。
7解析：选C　根据一天24 h光的有无及光照强度变化规律可知，从0点→6点→12点→18点→24点，光从无→有→无，有光后经历由弱→强→弱的过程，光合作用则从不能进行→能够进行且光合速率小于呼吸速率→光合速率与呼吸速率相等→光合速率大于呼吸速率→光合速率与呼吸速率相等→光合速率小于呼吸速率→只能进行呼吸作用，因此密闭玻璃温室内CO2含量变化经历了增加→减少→增加的变化。
8解析：选C　曲线中a→b点时，光照强度增强，光反应产生的NADPH和ATP增加，促进暗反应中C3还原，导致叶绿体中C3浓度降低；曲线中b→d点时，CO2浓度降低，CO2用于暗反应中和C5固定生成C3的反应减弱，因此叶绿体中C5浓度升高；曲线中a→b点时，光照强度增强，光反应产生的NADPH和ATP增加，促进暗反应中C3还原，导致叶绿体中C3浓度降低，相对应的C5生成速率升高；曲线中d点为光饱和点，限制光合速率的环境因素可能有CO2浓度和温度等。
9解析：选C　分析表格数据可知，当光照强度为2.0 klx时，测得叶片CO2吸收量为0，说明此光照强度下光合速率等于呼吸速率，即光照强度小于2.0 klx的条件下植物能进行光合作用；光照强度为6.0 klx时，植物叶片共消耗CO2为12 mg·100 cm－2·h－1，根据光合作用生成葡萄糖的总反应式：消耗6 mol CO2生成1 mol C6H12O6，故合成葡萄糖的量为(12×180)÷(6×44)≈8.2(mg·100 cm－2·h－1)；光照强度为8.0 klx时，植物光合速率达到最大值，此时限制光合速率的主要环境因素是CO2浓度；植物如果缺镁会影响叶绿素的合成，使光反应强度降低，从而影响暗反应。
10解析：选B　由曲线可看出，在一定的光照强度范围内，植物光合作用强度随光照强度的增大而增大，光照强度达到一定程度后，光合作用强度不再增加。图中光照强度达到P点时，光合速率与呼吸速率相等。
11解析：选A　根据题意和图示分析可知，由于该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，当温度从25 ℃提高到30 ℃后，光合速率减慢，呼吸速率加快。图中a点代表呼吸速率，现呼吸速率加快，故a点下移；b点呼吸速率等于光合速率，现呼吸速率加快，光合作用减慢，故b点右移、m值减小。
12解析：(1)由曲线图可知，光照强度大于a时，甲植物的净光合速率随着光照强度的增加而增加的幅度更大，说明甲植物对光能的利用率较高。(2)当种植密度过大时，植株的叶片会相互遮挡，植株接受的光照强度减弱，导致植物净光合速率下降。由曲线图可知，光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大。(3)由曲线图可知，在低光照强度下，乙植物的净光合速率较高，在高光照强度下，乙植物的净光合速率明显低于甲植物，所以乙植物更适合在林下低光照强度的环境下种植。(4)夏日晴天中午12点，温度较高，部分气孔关闭，进入叶肉细胞的CO2明显减少，抑制了暗反应，导致叶片的光合速率明显降低。
答案：(1)甲　(2)甲　光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大
(3)乙　(4)CO2
13解析：叶片的呼吸速率为光照强度为0时，CO2的释放速率；总光合速率是净光合速率与呼吸速率之和。当光照强度达到光饱和点后，限制光合速率的因素可能是CO2浓度或温度。
答案：(1)6　12　(2)CO2浓度(或温度等)
(3)增加　b
14解析：选ACD　由图可知，一昼夜后大棚内CO2浓度下降，减少的CO2用于合成有机物，因此，植物体内有机物积累量将增加，A错误。CO2浓度下降，说明光合作用总强度大于细胞呼吸，因此大棚内O2浓度增加，B正确。b、c两点时温度相同，说明细胞呼吸速率相同，同时由于b、c两点时植物CO2的释放速率与吸收速率相等，说明b、c两点时的光合速率也相同，但c点时的CO2浓度更低，说明c点时的光照强度必然要大于b点时的光照强度；由于植物只有叶肉细胞能进行光合作用，所以b、c点叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率，C、D错误。
15解析：选ABC　图示装置不能直接测定总光合速率；如果要测定植株的净光合速率，则应在光下进行，且烧杯内的液体应为清水；如果要测定植株的呼吸速率，则烧杯内的液体应为NaOH溶液；由于光合作用能产生氧气，所以测定植株的呼吸速率时，应在黑暗条件下进行。
16解析：(1)蓝细菌属于原核生物，小球藻属于真核生物，与蓝细菌相比，小球藻在细胞结构上的主要区别是小球藻有核膜包被的细胞核；两者都是自养生物，因为它们都能进行光合作用，将CO2和H2O转化为有机物。(2)图甲中，B组实验小球藻只进行呼吸作用，向试管中通入18O2，经小球藻的有氧呼吸第三阶段消耗转变为HO，后者参与线粒体内有氧呼吸中丙酮酸分解过程，产生C18O2，所以一段时间后，在小球藻呼吸产物中出现含的CO2。根据题意可知，A试管24 h后氧气浓度增加量是500－300＝200(mg/L)，为净光合速率，B试管24 h后氧气浓度减少量是300－116＝184(mg/L)，为呼吸速率，因此，小球藻24 h实际光合速率为200＋184＝384(mg/L)，则A试管中，小球藻光合作用产生的氧气速率为384÷24＝16[mg/(L·h)]。(3)依据图乙曲线，当小球藻处于黄光、CO2浓度为300 μL/L时，小球藻同时进行光合作用和呼吸作用，所以细胞内合成ATP的场所是线粒体、叶绿体和细胞质基质；当小球藻细胞由曲线中b点状态迅速转移到a点状态时，光质由黄光变为红光，光合作用增强，短时间内光反应产生的ATP和NADPH的量增加，C3被还原的量增加，导致C3减少，同时C5含量增加。(4)分析图乙曲线可知，不同的CO2浓度条件下，白光组最有利于植物净光合速率的提高，而且在实验CO2浓度范围内，随着CO2浓度的升高，三种光照条件下的净光合速率均逐渐增大。因此，温室种植作物时，可采用自然光照(或白光)、适当增加CO2浓度等措施，以提高温室作物产量。
答案：(1)小球藻有核膜包被的细胞核　进行光合作用，将CO2和H2O转化为有机物　(2)经小球藻的有氧呼吸消耗转变为HO，后者参与线粒体内有氧呼吸中丙酮酸分解过程，产生C18O2　16　(3)线粒体、叶绿体和细胞质基质　增加　(4)采用自然光照(或白光)、适当增加CO2浓度
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