【人教生物必修1知识梳理及训练】5.4 光合作用与能量转化 第3课时 光合作用原理的应用（含解析）

生物学 必修1［RJ］（不定项）
人教生物必修1知识梳理及训练
5.4 光合作用与能量转化
第3课时　光合作用原理的应用
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知识点1　探究环境因素对光合作用强度的
影响
1.光合作用强度
（1）概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
（2）表示方法：用一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。
2.探究光照强度对光合作用强度的影响
（1）实验原理：抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中下沉，光照下叶片进行光合作用产生氧气，产生的气体充满细胞间隙，叶片又会上浮。光合作用越强，单位时间内产生的O2越多，圆形小叶片上浮的数量越多。
（2）提出问题：光照强度对光合作用强度有何影响？
（3）作出假设：在一定范围内，随着光照强度增强，光合作用强度增强，超过一定范围，随着光照强度增强，光合作用强度不再变化。
（4）设计实验
①实验中变量分析
自变量 不同光照强度
控制自变量 调节光源与烧杯的距离进行控制
因变量 光合作用强度
检测因变量 同一时间段内圆形小叶片浮起数量
对无关变量进行控制 圆形小叶片大小、溶液的量等保持一致
②材料用具：打孔器、注射器、5 W LED台灯、米尺、烧杯、绿叶（如菠菜、吊兰等）。
③预期结果：光源与烧杯的距离越远，相同时间内圆形小叶片浮起数量越少。
（5）实验流程
（6）实验结果：在一定范围内，台灯与小烧杯的距离越近，浮起的圆形小叶片也越多。
（7）实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也增强。
INCLUDEPICTURE "\\\\杨楠\\杨楠\\课件\\295生物（新必修1导学案（不定项版\\深入思考1.tif" \* MERGEFORMAT
1.下图为实验装置图，分析图中盛水玻璃柱的作用。
提示：台灯发光同时也会使温度发生改变，在台灯与烧杯之间加盛水玻璃柱可排除温度对实验现象的影响。
2.本实验每组圆形小叶片由10片改为3片可以吗？
提示：不可以。叶片太少，不能排除偶然性。
知识点2　影响光合作用的因素及应用
1.影响光合作用的内部因素：色素的含量、酶的含量和活性、叶龄等。
2.影响光合作用强度的环境因素：光照强度、二氧化碳浓度、温度、水分等。只要影响到原料（CO2、水）、能量的供应（光能），都可能是影响光合作用强度的因素。
（1）影响CO2供应量的因素。例如：环境中CO2浓度、叶片气孔开闭情况。
（2）影响叶绿体（光合作用场所）的形成和结构的因素，也会影响光合作用强度。例如：无机营养、病虫害。
（3）光合作用需要众多的酶参与，因此影响酶活性的因素也是影响因子。例如：温度、pH。
3.影响光合作用的环境因素分析
（1）光照对光合作用的影响
①光照时间越长，产生的光合产物越多。
②由于光合色素吸收红光和蓝紫光最多，吸收绿光最少，所以光的波长不同光合作用强度不同。
③光照强度
a.原理：光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速度加快，产生的NADPH和ATP增多，使暗反应中C3还原过程加快，从而使光合作用产物增加。
b.曲线分析
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④应用：适当提高光照强度；延长光合作用时间；增加光合作用面积——合理密植；温室大棚用无色透明的塑料或玻璃。
（2）CO2浓度
①原理：CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。
②曲线分析
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③应用：温室栽培植物时，适当提高室内CO2的浓度，如放置一定量的干冰或多施有机肥；大田中，要注意通风透气。
（3）温度
①原理：温度通过影响酶的活性来影响光合作用强度。
②应用：适时播种；温室栽培时白天适当提高温度，夜间适当降低温度。
（4）水及矿质元素
①N、Mg、Fe等是叶绿素合成的必需元素，若这些元素缺乏，会影响叶绿素的合成从而影响光合作用。
②水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，也参与光合作用过程中反应物和生成物的运输，水还会影响气孔开闭，从而影响CO2进入植物体，间接影响光合作用。
③应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料；合理灌溉可以提高作物的光合作用效率。
?知识拓展
1.多因素对光合速率影响的曲线变化规律分析
2.曲线分析
4.真正光合速率、净光合速率和呼吸速率
（1）植物三率间的关系
①呼吸速率：植物非绿色组织（如苹果果肉细胞）或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。
②净光合速率：植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。
③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
（2）图像辨析
ⅰ.从CO2的角度分析
④：单位时间叶绿体从外界吸收的CO2量，代表净光合速率。
③：单位时间线粒体提供给叶绿体的CO2量，代表呼吸速率。
③＋④：单位时间叶绿体固定/利用/消耗的CO2量，表示真正的光合速率。
ⅱ.从O2的角度分析
⑤：单位时间叶绿体向外界释放的O2量，代表净光合速率。
⑥：单位时间叶绿体提供给线粒体的O2量，代表呼吸速率。
⑤＋⑥：单位时间叶绿体产生/制造/生产的O2量，表示真正的光合速率。
ⅲ.从有机物的角度分析
单位时间产生/生产/制造的有机物的量代表真正的光合速率，单位时间积累的有机物的量，代表净光合速率。
（3）曲线分析
①AC段主要限制因素：光照强度。
②C点以后主要限制因素：CO2浓度等。
5.化能合成作用
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　光合作用原理有哪些应用？
答案　（1）大田：利用套种、合理密植等措施提高作物的光能利用率，使产量提高，实现农民增收。
（2）大棚：适当延长光照时间，提高CO2浓度等以提高光合作用产量。
（3）提供适宜浓度的矿质元素，如施用含N、P、K、Mn、Zn元素的肥料；合理灌溉可以提高作物的光合作用效率。
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1.（目标1）将生长旺盛的叶片，剪成5 mm见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理（见下图及图注）。这四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是（　　）
答案　C
解析　光合作用的正常进行需要光、CO2和H2O的参与，无光条件下植物的光合作用不能进行，也就不能产生O2，因而叶片不能上浮，B、D不符合题意；自来水中CO2的含量较煮沸过的自来水中多，故光合作用相对旺盛，产生的O2多，所以C中叶片最先上浮，C符合题意，A不符合题意。
2.（目标1）如图为“探究影响植物光合速率的因素”的实验装置图，下列关于该图的说法正确的是（　　）
A.用盛水玻璃柱吸收灯光热量的目的是使光均匀照射水藻
B.向光源方向移动试管，试管内的水温不会有显著变化
C.仅用该实验装置就可测出植物的实际光合速率
D.改变盛水玻璃柱与灯的距离可以用来探究光照强度对光合作用强度的影响
答案　B
解析　用盛水玻璃柱吸收灯光热量的目的是避免光照对试管内水温造成影响，A错误；向光源方向移动试管，由于盛水玻璃柱吸收了灯光的热量，所以试管内的水温不会有显著变化，B正确；仅用题图中所示实验装置不能测出植物的实际光合速率，C错误；改变试管（而不是盛水玻璃柱）与灯的距离可以用来探究光照强度对光合作用强度的影响，D错误。
3.（不定项）（目标2）植物工厂在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液的成分等条件下，生产蔬菜和其他植物，不但节约了用地，也大大提高了产量。下列有关说法错误的是（　　）
A.通过适当增大人工光源的强度可提高光合作用效率
B.植物工厂中常用的是红色、绿色和白色光源
C.可以适当增大植物工厂昼夜温差来提高产量
D.提高二氧化碳浓度，可促进植物夜间暗反应的进行
答案　BD
4.（不定项）（目标1）如图曲线Ⅰ表示黄豆光合速率与光照强度的关系（光合作用适宜温度、CO2浓度为0.03%）。在Y点时改变某条件，曲线变为Ⅱ。下列分析合理的是（　　）
A.将Y点时的光照强度突然改变成X点时的光照强度，短时间内叶绿体中的C3含量将升高
B.在Y点时，升高温度导致曲线由Ⅰ变为Ⅱ
C.制约X点光合作用的因素主要是叶绿体中色素的含量
D.制约Z点光合作用的因素可能是CO2浓度
答案　AD
解析　将Y点时的光照强度突然改变成X点时的光照强度，由于X点的光照强度比Y点弱，影响C3还原，短时间内不影响CO2固定，所以叶绿体中的C3含量将升高，A正确；本来处于光合作用适宜温度下，Y点时升高温度会导致酶的活性降低，则所得到的曲线应在曲线Ⅰ的下方，B错误；X点光合作用的限制因素主要是光照强度，C错误；在大于光饱和点的光照强度处增加CO2浓度，可能会提高光合作用强度，故制约Z点光合作用的因素可能是CO2浓度，D正确。
5.（目标1）温室大棚种植黄瓜时，如遇高温天气，通常需要定时通风以降低温度到常温状态而避免减产。研究者进行了相关研究，请回答下列问题。
（1）黄瓜叶肉细胞利用位于　　　　　　　　上的光合色素吸收、传递、转化光能，最终转变成稳定的化学能储存在　　　　　　中。
（2）研究人员测定不同处理的黄瓜叶片光合速率的日变化，结果如图。
①植物的呼吸作用和光合作用的最适温度不同，试解释高温天气温室大棚黄瓜减产的可能原因：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②由图可知，　　　　组处理的光合速率在各时间段均高于其他组。
（3）为了探究上述处理影响光合速率的机制，研究者在相同处理条件下检测了四组黄瓜叶片中Rubisco酶活性的日变化。
①Rubisco酶参与光合作用暗反应阶段CO2的固定，即催化　　　　与CO2结合的过程。
②推测实验处理可以通过影响Rubisco酶活性，从而影响光合速率，支持这一观点的实验结果应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　（1）叶绿体类囊体薄膜　糖类等有机物
（2）①呼吸作用酶的最适温度高于光合作用酶的最适温度，高温条件下，呼吸作用增强，光合作用减弱　②高温＋CO2
（3）①C5　②高温＋CO2组Rubisco酶活性>常温＋CO2组Rubisco酶活性≈常温组Rubisco酶活性>高温组Rubisco酶活性
解析　（1）光合色素位于叶绿体的类囊体薄膜上，光合色素吸收的光能先是转化为活跃的化学能储存在ATP和NADPH中，然后再转化为稳定的化学能储存在糖类等有机物中。
（2）①植物的呼吸作用和光合作用的最适温度不同，可能是呼吸作用酶的最适温度高于光合作用酶的最适温度，高温天气时，促进了呼吸速率，但抑制了光合速率，所以导致净光合速率降低，大棚黄瓜减产。②由图可知，高温＋CO2组处理的光合速率在各时间段均高于其他组。
（3）①Rubisco酶参与光合作用暗反应阶段CO2的固定，即催化C5与CO2结合的过程。②若实验处理可以通过影响Rubisco酶活性，从而影响光合速率，则光合速率高的组Rubisco酶活性高，故支持这一观点的实验结果应为高温＋CO2组Rubisco酶活性>常温＋CO2组Rubisco酶活性≈常温组Rubisco酶活性>高温组Rubisco酶活性。
INCLUDEPICTURE "\\\\杨楠\\杨楠\\课件\\295生物（新必修1导学案（不定项版\\重难突破易错攻克.TIF" \* MERGEFORMAT
INCLUDEPICTURE "\\\\杨楠\\杨楠\\课件\\295生物（新必修1导学案（不定项版\\题型5-4-1B.TIF" \* MERGEFORMAT
[例1]　光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如右图。据图分析不能得出（　　）
A.低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高
B.在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高
C.CO2浓度为200 μL·L－1时，温度对光合速率影响小
D.10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高
解题分析　分析题图可知，当CO2浓度一定时，光合速率会随着温度的升高而增大，达到最适温度时，光合速率达到最高值，后随着温度的继续升高而减小，A正确；分析题图可知，当CO2浓度为200 μL·L－1时，最适温度为25 ℃左右，当CO2浓度为370 μL·L－1时，最适温度为30 ℃，当CO2浓度为1000 μL·L－1时，最适温度大于30 ℃，可以表明在一定范围内，CO2浓度的升高会使光合作用最适温度升高，B正确；分析题图可知，当CO2浓度为200 μL·L－1时，光合速率随温度的升高而改变的程度不大，表明CO2浓度为200 μL·L－1时，温度对光合速率影响小，C正确；分析题图可知，10 ℃条件下，CO2浓度为200 μL·L－1至370 μL·L－1时，光合速率有所提高，而370 μL·L－1至1000 μL·L－1时，光合速率无明显的提高，所以不能表明10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高，D错误。
答案　D
[例2]　（不定项）下图是夏季晴朗的白天，玉米和花生净光合速率（单位时间、单位叶面积吸收CO2的量）的变化曲线，下列叙述正确的是（　　）
A.在9：30～11：00之间，花生净光合速率下降的原因是暗反应过程减缓
B.在11：00～12：30之间，花生的单位叶面积有机物积累量比玉米的多
C.在17：00时，玉米和花生的单位叶面积释放O2速率相同
D.在18：30时，玉米既能进行光反应，也能进行暗反应
解题分析　在9：30～11：00之间，随光照的增强，温度也会升高，花生的蒸腾作用也在加强，而为了减少水分的散失，植物的气孔关闭，因此进入花生细胞内的CO2的量减少，所以暗反应过程减缓，A正确；在11：00～12：30之间，花生的净光合速率低于玉米，故花生的单位叶面积有机物积累量比玉米的少，B错误；在17：00时，玉米和花生的净光合速率相等，而这时的O2的释放量是净释放量，所以在17：00时玉米和花生单位叶面积释放O2的速率相同，C正确；在18：30时，玉米的净光合速率是零，说明此时光合作用和呼吸作用的速率相等，因此这时玉米既能进行光反应，也能进行暗反应，D正确。
答案　ACD
INCLUDEPICTURE "\\\\杨楠\\杨楠\\课件\\295生物（新必修1导学案（不定项版\\题型5-4-2B.TIF" \* MERGEFORMAT
[过程关系]
[例3]　某植物光合作用与细胞呼吸过程中部分含碳化合物的变化如图所示，其中①～⑤表示相应生理过程。下列说法错误的是（　　）
A.图中两个C3不是同一种物质
B.过程①不消耗ATP，②消耗ATP
C.过程③④⑤中均有ATP的生成
D.图中所示过程仅③④发生在人体细胞中
解题分析　①过程是CO2的固定，②过程是C3的还原，③过程是细胞有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，④过程是有氧呼吸第二阶段，⑤过程是产生酒精的无氧呼吸第二阶段。①过程CO2的固定，CO2和C5结合生成C3，这里的C3是指三碳化合物3 磷酸甘油酸，③过程细胞有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段生成C3，这里的C3是指三碳化合物丙酮酸，A正确；①过程CO2的固定不消耗ATP，而②过程C3的还原消耗ATP，B正确；③过程细胞有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段会产生少量ATP，④过程是有氧呼吸第二阶段，也会产生少量ATP，⑤过程是产生酒精的无氧呼吸第二阶段，不会产生ATP，C错误；①②过程都属于光合作用的一部分，不发生在人体中，⑤过程为产生酒精的无氧呼吸第二阶段，不发生在人体中，仅③和④过程发生在人体细胞中，D正确。
答案　C
[例4]　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，①～⑤表示有关过程，X、Y、Z和W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ATP
B.①～⑤过程中能产生ATP的有①②③④
C.②⑤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，④过程产生的CO2一部分会释放到细胞外
解题分析　分析图示，①过程表示光反应阶段，②过程表示C3的还原，⑤过程表示CO2的固定，③④过程表示有氧呼吸的第一阶段和第二阶段。Z物质是光反应阶段产生的ATP，Y物质是呼吸作用第一阶段产生的丙酮酸，X物质是暗反应的中间产物C3，A、C正确；①～⑤过程中能产生ATP的有①③④，②⑤过程不产生ATP，B错误；光合速率小于呼吸速率时，呼吸作用产生的CO2会有一部分释放到细胞外，D正确。
答案　B
题后归纳
光合作用和呼吸作用的关系
[植物“三率”关系]
[例5]　将植株置于透明密闭容器内，测量容器中CO2的浓度变化情况。在适宜温度条件下，用一定强度的光照处理30分钟，容器中CO2的浓度由2000 ppm降低到180 ppm。随后将整个装置置于相同温度的黑暗条件下30分钟，容器中CO2的浓度变为600 ppm。下列叙述正确的是（　　）
A.前30分钟，叶绿体中NADPH由基质向类囊体膜运输
B.该植株前30分钟的平均总光合速率为60.7 ppm·min－1
C.经过完整的1小时处理后，该植株的有机物含量会减少
D.光照处理时，若停止光照则短时间内叶绿体中C3的含量会增加
解题分析　前30分钟，植物在光照下能进行光合作用，产生的NADPH由类囊体膜向叶绿体基质运输，A错误；前30分钟，CO2浓度由2000 ppm降低到180 ppm，平均每分钟CO2减少量为（2000－180）÷30≈60.7（ppm），这是净光合速率，不是总光合速率，B错误；经过完整的1小时处理后，容器中CO2浓度由2000 ppm降到600 ppm，减少的CO2都全部用于光合作用合成有机物，因此有机物含量会增加，C错误；停止光照后，光反应不再进行，不能合成NADPH和ATP，因此暗反应C3还原速率降低，而短时间内CO2固定形成C3的速率不变，故短时间内C3的含量会增加，D正确。
答案　D
[例6]　（不定项）某生物兴趣小组将适量黑藻置于密闭容器内，经过一定的处理，测量容器内氧气的变化量，实验结果记录如下表。下列分析正确的是（　　）
温度（℃） 适宜光照下氧气体积的改变量（mL/h） 黑暗中氧气体积的改变量（mL/h）
5 0 －2
10 ＋4 －4
15 ＋11 －7
20 ＋18 －11
25 ＋26 －16
30 ＋22 －23
35 ＋13 －28
40 ＋9 －21
A.该实验的目的是探究温度对黑藻呼吸作用和光合作用的影响
B.与25 ℃相比，30 ℃时黑藻叶绿体中C3的生成速率更快
C.5 ℃时黑藻不进行光合作用，原因是低温下酶活性太低
D.光合作用相关酶的最适温度比呼吸作用相关酶的最适温度低
解题分析　适宜光照下和黑暗中单位时间内氧气的变化量可分别表示黑藻的净光合速率与呼吸速率，由表格可知，25 ℃时，黑藻的净光合速率为26 mL/h，呼吸速率为16 mL/h，则此时真光合速率为42 mL/h，同理30 ℃时黑藻的真光合速率为45 mL/h，所以30 ℃时黑藻叶绿体中C3的生成速率快于25 ℃，B正确；5 ℃时黑藻的净光合速率为0，此时的真光合速率与呼吸速率相等，C错误；由表格数据，通过计算可知光合作用的最适温度为30 ℃，而呼吸作用的最适温度为35 ℃，D正确。
答案　ABD
技法提升
1.植物“三率”的判定
（1）根据坐标曲线判定：当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值绝对值代表呼吸速率，该曲线代表净光合速率，当光照强度为0时，若CO2吸收值为0，该曲线代表真正光合速率。
（2）根据关键词判定
项目 表示方法（单位时间内）
呼吸速率 线粒体产生CO2量；黑暗条件下细胞（植物体）释放CO2量 线粒体吸收O2量；黑暗条件下细胞（植物体）吸收O2量 有机物消耗量
净光合速率 细胞（植物体）吸收CO2量 细胞（植物体）释放的O2量 有机物积累量
真正光合速率 叶绿体固定CO2量 叶绿体产生O2量 有机物制造量
　（3）真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
2.光合速率与植物生长
（1）当净光合速率>0时，植物因积累有机物而生长。
（2）当净光合速率＝0时，植物不能生长。
（3）当净光合速率<0时，植物不能生长，长时间处于此种状态，植物将死亡。
INCLUDEPICTURE "\\\\杨楠\\杨楠\\课件\\295生物（新必修1导学案（不定项版\\课时作业.TIF" \* MERGEFORMAT
[单项选择题]
INCLUDEPICTURE "\\\\杨楠\\杨楠\\课件\\295生物（新必修1导学案（不定项版\\圆点.TIF" \* MERGEFORMAT 知识点一　探究环境因素对光合作用强度的影响
1.某兴趣小组利用绿叶和黄叶两种青菜叶片为实验材料，探究光照强度对光合作用强度的影响，结果如下表，下列推测不合理的是（　　）
光照强度 7 min内叶圆片上浮的数量
绿叶 黄叶
A 1 0
B 3 0
C 5 1
A.环境温度属于无关变量，对实验结果无明显影响
B.青菜叶叶圆片上浮的数量与叶绿素的含量有关
C.相同光照强度下，绿叶光合作用强度高于黄叶
D.该实验可证明光合作用的强度受内外因素的影响
答案　A
解析　本实验的目的是探究光照强度对光合作用强度的影响，温度是无关变量，但无关变量（如温度）对实验结果有影响，A错误。
INCLUDEPICTURE "\\\\杨楠\\杨楠\\课件\\295生物（新必修1导学案（不定项版\\圆点.TIF" \* MERGEFORMAT 知识点二　影响光合作用的因素及应用
2.在适宜光照和温度条件下，给豌豆植株供应14CO2，测定不同的细胞间隙CO2浓度下叶肉细胞中C5的相对含量，结果如图所示。下列叙述不正确的是（　　）
A.含14C有机物最先出现在叶绿体基质
B.A→B，叶肉细胞吸收CO2速率增加
C.B→C，叶片的光合速率等于呼吸速率
D.B→C，叶肉细胞的光合速率不再增加
答案　C
解析　暗反应发生在叶绿体基质，而CO2是暗反应的反应物，因此含14C有机物最先出现在叶绿体基质，A正确；据图分析，A→B，细胞间隙CO2的相对浓度逐渐增大，而C5的相对含量逐渐减小，因此该段时间内叶肉细胞吸收CO2速率增加，B正确；B→C，叶片叶肉细胞间的CO2浓度较高，C5含量维持基本不变，表示CO2浓度达到了CO2饱和点，此时光合速率大于呼吸速率，C错误；B→C，CO2浓度达到了CO2饱和点，叶肉细胞的光合速率不再增加，D正确。
3.已知小麦光合作用最适温度为25 ℃，呼吸作用最适温度为30 ℃，科学家研究小麦20 ℃时光合作用强度与光照强度的关系，得到如图曲线。下列有关叙述错误的是（　　）
A.在25 ℃条件下研究时，a点会下移
B.a点时叶肉细胞产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体
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，可能与叶绿体中酶的浓度有关
答案　B
解析　当温度升高为25 ℃时，呼吸作用强度会增大，因此a点会下移，A正确；a点时，光照强度为零，故小麦只通过呼吸作用产生ATP，进行的场所是细胞质基质和线粒体，其中线粒体是细胞器，B错误；当缺少Mg元素时，叶绿素的合成就会受阻，从而使光合作用强度降低，由于呼吸作用强度不受影响，所以要让光合作用和呼吸作用强度相等，就必须要增加光照强度以提高光合作用强度，因此b点右移，C正确；据图可知，c点对应的光照强度是光饱和点，c点之后光合作用强度不再随光照强度增大而增大，此时影响的因素可能是色素含量、酶的浓度等，D正确。
4.如图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况，除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围内。下列分析错误的是（　　）
A.甲图中a点的限制因素可能是叶绿体中酶的数量
B.乙图中d点与c点相比，相同时间内叶肉细胞中ATP的生成量多
C.图中M、N点的限制因素是光照强度，P点的限制因素是温度
D.丙图中，随着温度的升高，曲线的走势将稳定不变
答案　D
解析　据图分析，甲图a点在外界各种因素最适情况下，光合速率受到限制，可能是由于内因叶绿体中酶的数量有限，A正确；乙图中d点与c点相比，光照强度较大，故光反应较强，相同时间内叶肉细胞中ATP的生成量多，B正确；丙图中当温度超过酶的最适温度时，酶活性下降，曲线将呈下降趋势，D错误。
5.下列有关农谚的解释，错误的是（　　）
选项 农谚 解释
A 甘蔗秆秆长，适当放宽行 合理密植，通风透气
B 霜打后的青菜格外甜 “霜打”后的青菜细胞中的多糖水解，自由水减少，这也是植物对低温的一种适应
C 春生夏长，秋收冬藏 影响夏长的主要因素是温度
D 锅底无柴难烧饭、田里无粪难增产 施用有机肥可为农作物提供CO2和无机盐，增加产量
答案　C
解析　甘蔗秆秆长，适当放宽行，即合理密植，通风透气，为植物提供更多的二氧化碳，并且减少甘蔗之间对阳光的竞争，从而更好地进行光合作用，A正确；霜打后的青菜格外甜，指霜打后的青菜中多糖水解为可溶性的有甜味的糖，且自由水减少，使糖浓度升高，同时也减少了青菜被冻伤的可能，是植物对低温的一种适应，B正确；春生夏长，秋收冬藏，影响夏季生长的主要因素是光照，夏天光照强度高、光照时间长，植物积累的有机物多、生长快，冬藏是因为冬季气温低，酶的活性低，呼吸强度低，对有机物的消耗减少，有利于储藏，C错误。
6.如图表示某种植物的叶肉细胞中的甲、乙两种细胞器及在这两种细胞器中所进行的生理活动之间的关系。下列说法正确的是（　　）
A.该叶肉细胞光合速率大于呼吸速率
B.甲产生的ATP可以被乙利用，乙产生的ATP也可以被甲利用
C.乙产生的CO2被甲利用至少要经过8层磷脂双分子层
D.改变光照强度一定会改变甲细胞器中生理活动的强度
答案　A
解析　叶绿体光反应产生的ATP被暗反应消耗，不能从叶绿体中运出，B错误；细胞器甲吸收的二氧化碳多于细胞器乙释放的二氧化碳，因此细胞器甲内进行的生理活动强度大于细胞器乙内生理活动强度，即叶肉细胞光合速率大于呼吸速率，A正确；由于叶绿体和线粒体是双层膜结构，所以乙产生的CO2被甲利用至少要经过4层磷脂双分子层，C错误；当光照强度达到饱和后，增加光照强度，光合作用过程不会改变，D错误。
7.夏季晴朗的一天，甲、乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.甲植株在a点开始进行光合作用
B.乙植株在e点有机物积累量最多
C.曲线b～c段和d～e段下降的原因相同
D.两曲线b～d段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭
答案　D
解析　从图中可以看出，a点时甲植株光合速率等于呼吸速率，因此从a点前开始进行光合作用，A错误；光合速率大于呼吸速率时，有机物积累，图中6～18时光合速率大于呼吸速率，故18时有机物积累最多，B错误；b～c段下降是因为光照过强，温度过高，失水过多，部分气孔关闭，CO2吸收速率降低，d～e段下降是因为光照强度降低，光合作用强度减弱，CO2吸收速率降低，C错误；由图中曲线可知，甲、乙两株同种植物在夏季晴朗的一天同种条件下b～d段曲线不同，乙植株曲线b～d段出现的原因是光照过强导致温度过高，失水过多，部分气孔关闭，甲植株曲线出现b～d段的原因可能是甲植株气孔无法关闭，D正确。
8.科研人员研究温度对甲、乙两种植物净光合速率的影响，得到的实验结果如图。据图推测，下列叙述合理的是（　　）
A.甲植物和乙植物在30 ℃时，光合作用生成的有机物量相等
B.温度为45 ℃时，甲植物和乙植物体内都有有机物积累
C.50 ℃之前，限制乙植物净光合速率的主要外界条件是CO2浓度
D.若将甲、乙植物同置于凉爽地带，则受影响较大的是甲植物
答案　B
解析　甲植物和乙植物在30 ℃时，净光合速率相等，即光合作用积累的有机物量相等，A错误；温度为45 ℃时，甲植物和乙植物的净光合速率都大于0，都有有机物积累，B正确；50 ℃之前，限制乙植物净光合速率的主要外界条件是温度，C错误；分析题图可知，乙植物喜高温，故若将甲、乙植物同置于凉爽地带，则受影响较大的是乙植物，D错误。
[不定项选择题]
9.在适宜温度和大气CO2浓度条件下，测得某森林中林冠层四种主要植物幼苗的生理指标如表所示。下列分析正确的是（　　）
物种指标 构树 刺槐 香樟 胡颓子
光补偿点（千勒克斯） 6 4 1.8 1.1
光饱和点（千勒克斯） 13 9 3.5 2.6
A.光照强度小于6千勒克斯时，构树幼苗叶肉细胞光合作用需要的CO2全部来自外界
B.光照强度为10千勒克斯时，影响构树和刺槐幼苗光合速率的环境因素都为光照强度
C.若将光照强度突然由2千勒克斯增加到4千勒克斯，短时间内香樟幼苗叶肉细胞中的C3会减少
D.在树冠遮蔽严重、林下光照较弱的环境中，胡颓子和香樟的幼苗存活率高于刺槐和构树
答案　CD
解析　光补偿点为光合速率等于呼吸速率时的光照强度，光饱和点为光合速率达到最大时的最小光照强度。光照强度小于6千勒克斯时，构树幼苗光合作用强度小于呼吸作用强度，所以光合作用需要的CO2可全部由细胞呼吸提供，A错误；光照强度为10千勒克斯时，还未达到构树的光饱和点，影响构树幼苗光合速率的环境因素是光照强度，光照强度为10千勒克斯时，已达到刺槐的光饱和点，此时影响刺槐幼苗光合速率的环境因素不再是光照强度，B错误；若将光照强度突然由2千勒克斯增加到4千勒克斯，光反应增强，短时间内C3的还原加快，但C3的生成速率不变，因此C3会减少，C正确；由于胡颓子和香樟的光补偿点和光饱和点均较低，在树冠遮蔽严重、林下光照较弱的环境中，胡颓子和香樟的幼苗存活率高于刺槐和构树，D正确。
[非选择题]
10.研究人员以草莓为材料，在不同光照强度下，分别测定相同温度下，大气CO2浓度（浓度为370 μmol·mol－1）、CO2加富（1.5倍的大气CO2浓度）对同种草莓生长及光合特性的影响，结果如图所示。请分析作答：
（1）草莓固定CO2的场所是　　　　。与光照强度为3000 klx相比，光照强度为9000 klx时，草莓叶肉细胞中氧气的产生速率　　　　（填“较快”“相同”或“较慢”）。据图可知，与大气CO2浓度相比，在相同温度、光照强度下，CO2加富可使草莓的光合作用速率增大，其原理主要是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）在相同温度、光照条件下，培养在CO2加富环境中草莓的光合作用速率并未达到培养在大气CO2浓度环境中光合速率的1.5倍。环境中CO2浓度升高时，限制草莓光合作用速率不能以相同倍数升高的内在因素可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（至少答出2点）。
（3）研究人员认为，对草莓进行长时间的CO2加富培养，可以增加草莓叶片中的叶绿素含量，请你设计实验验证上述结论：　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（只要求写出实验思路）。
答案　（1）叶绿体基质　较快　CO2加富使C3的合成速率加快，暗反应速率加快，进而使光合作用速率加快
（2）NADPH和ATP的供应不足；酶的数量与活性有限；光合色素含量有限；光合作用产物的积累
（3）分别从生长在大气CO2浓度和CO2加富环境下且生长状况良好的草莓植株上采集相同质量的叶片，用纸层析法分离叶片中的色素，比较两组滤纸条上靠近滤液细线的两条色素带的宽度
解析　（1）暗反应中CO2的固定发生在叶绿体基质中。与光照强度为3000 klx相比，光照强度为9000 klx时，草莓光合作用的速率较高，则草莓叶肉细胞中氧气的产生速率较快。与大气CO2浓度相比，在相同温度、光照强度下，CO2加富使C3的合成速率加快，暗反应速率加快，进而使光合作用速率加快。
（2）在相同温度、光照条件下，培养在CO2加富环境中草莓的光合作用速率并未达到培养在大气CO2浓度环境中草莓光合速率的1.5倍。环境中CO2浓度升高时，植株的光合作用速率不能同倍升高，这可能与NADPH和ATP的供应不足、酶的数量与活性有限、光合色素含量有限、光合作用产物的积累等有关。
（3）要证明CO2加富培养能增加草莓叶片中的叶绿素含量，需遵循单一变量原则设计实验，实验的自变量为CO2的浓度，因变量为叶绿素的含量，具体设计思路如下：分别从生长在大气CO2浓度和CO2加富环境下且生长状况良好的草莓植株上采集相同质量的叶片，用纸层析法分离叶片中的色素，比较两组滤纸条上靠近滤液细线的两条色素带的宽度。
11.胡杨有着极强的抗逆能力，是典型的耐干旱、耐盐碱的重要林木之一。在干旱的荒漠地区，其对于维持荒漠地区的生态平衡起着关键的作用。气孔是植物叶片与外界进行气体交换和散失水分的主要通道。气孔张开的程度即气孔导度，是影响植物光合作用、呼吸作用及蒸腾作用的主要因素。为了探究胡杨叶片的气孔限制情况，某研究团队在胡杨的生长季7月测定了相关因素，实验结果如图所示。回答下列问题：
（1）胡杨叶片形态多变，在叶肉细胞中能够进行频繁的气体交换，其中能够发生在叶肉细胞生物膜上的是　　　　。
A.O2的产生 B.CO2的产生
C.O2的消耗 D.CO2的消耗
（2）在上午8：00～10：00，胡杨叶片气孔导度增大，但胞间CO2浓度却下降了，请从两个角度分析胞间CO2浓度下降的原因：　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）在晴朗的中午，植物光合作用会持续减弱，主要受到植物气孔限制作用和非气孔限制作用的影响。植物气孔限制作用是指气孔导度减小，使CO2吸收减少，直接影响光合作用的　　　　过程，导致光合作用速率降低；植物非气孔限制作用是指因为植物叶片温度的不断升高，导致相关酶的活性　　　　，最终使叶片的光合作用能力减弱。研究人员发现，在此时，植物的气孔限制作用占主导地位，出现气孔关闭现象的生理意义是__________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________　　　　　　　　　　　　　。
答案　（1）AC　（2）一是大气CO2浓度正在逐步减少，进入胞间的CO2减少；二是叶片的净光合速率较高，使叶片胞间CO2被加剧消耗
（3）暗反应　降低　在晴朗的中午，光照过强，温度过高，植物蒸腾作用过强，植物通过关闭气孔来减少水分的散失，防止植物受到损伤
解析　（1）O2是光反应过程中水的光解产生的，场所是叶绿体类囊体薄膜；CO2是细胞有氧或无氧呼吸的第二阶段产生的，场所分别是线粒体基质、细胞质基质；O2的消耗发生在有氧呼吸第三阶段，场所是线粒体内膜；CO2的消耗发生在光合作用的暗反应阶段，场所是叶绿体基质。故选A、C。
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