2024人教版(2019)高中生物学必修1练习题--第4节　第2课时　光合作用的原理和应用（含解析）

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2024人教版高中生物学必修1
第2课时　光合作用的原理和应用
A级 必备知识基础练
1.下列关于光合作用的叙述,不正确的是(　　)
A.光反应需要光,不需要酶,暗反应不需要光,需要多种酶
B.光反应在叶绿体的类囊体上进行,暗反应在叶绿体的基质中进行
C.光反应水解生成NADPH并放出O2,暗反应将CO2固定并还原成糖类
D.光反应吸收光能形成ATP,暗反应将ATP中的化学能储存在有机物中
2.如图表示绿色植物光合作用部分过程的图解,下列分析错误的是(　　)
A.该过程不需要光,发生的场所为叶绿体基质
B.细胞呼吸过程中也产生物质A,同样具有还原剂的作用
C.CO2中碳原子的转移途径是CO2→C3→(CH2O)、C5
D.突然降低二氧化碳浓度,短时间内C5的含量迅速上升
3.如果用18O标记H2O,14C标记CO2,下列有关光合作用的叙述,正确的是(　　)
A.18O2会在叶绿体基质中首先被发现
B.14C转移的途径是:14CO2→C5→糖类
C.18O2会在产生NADPH阶段时发现
D.14C一定不会在光反应产物——ATP中发现
4.下图为叶绿体结构与功能示意图,下列说法错误的是 (　　)
A.结构A中的能量变化是光能转变为ATP和NADPH中的化学能
B.供给14CO2,放射性出现的顺序为CO2→C3→甲
C.结构A释放的O2可进入线粒体中
D.如果突然停止CO2的供应,短时间内C3的含量将会增加
5.[2023湖南永州一中高一期末]如图表示某生物膜结构及其发生的部分生理过程,下列叙述错误的是(　　)
A.图中膜结构表示叶绿体内膜,B侧为叶绿体基质
B.图示过程的能量变化是光能转变成ATP和NADPH中活跃的化学能
C.甲表示色素分子,其中类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
D.图示光反应部分过程,水分解为氧和H+的同时还产生电子
6.下图是某阳生植物叶肉细胞光合作用强度(以CO2的吸收量或释放量表示)与光照强度之间的关系。能正确反映A点时该植物叶肉细胞生理过程及量变关系的示意图是(　　)
7.光合作用的正常进行要受多种因素的影响。一个生物兴趣小组研究了矿质元素含量、光照强度和温度对光合作用的影响,下面是一名同学根据实验结果绘制的一组曲线,不正确的是(　　)
8.如果某植物正常进行光合作用时,其叶绿体中NADPH的含量相对稳定,现如图在A点时突然停止供给CO2,则能表示该植物叶绿体中NADPH含量变化的曲线是 (　　)
9.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后检测放射性物质的分布情况,结果如表所示。
实验组别 光照时间/s 放射性物质分布
1 2 大量C3(三碳化合物)
2 20 多种磷酸化糖类
3 60 除上述多种磷酸化糖类外,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.本实验利用小球藻研究的是光合作用的暗反应阶段
B.每组实验照光后需对小球藻进行处理使酶失活,才能测定放射性物质的分布
C.CO2进入叶绿体后,最初形成的主要物质是多种磷酸化糖类
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
10.如图表示蝴蝶兰在正常条件下和长期干旱条件下CO2吸收速率的日变化曲线,据图分析,下列叙述正确的是 (　　)
A.长期干旱条件下,蝴蝶兰可通过夜间吸收CO2以适应环境
B.长期干旱条件下,叶肉细胞在10~16时不能进行光反应
C.正常条件下,12时CO2吸收速率最快,植株干重最大
D.长期干旱条件下,叶肉细胞在0~24时不能产生ATP
11.影响绿色植物光合作用的外界因素有光照强度、CO2浓度、温度等,内部因素有酶的活性、色素的数量、C5的含量等。请据图分析,回答下列问题。
(1)如果横坐标代表光照强度,其影响光合速率主要是影响光合作用的　　　　阶段,此时内部限制性因素最可能是　　　　　　　。若阴生植物的光合作用曲线为c,则阳生植物的光合作用曲线最可能是　　　。
(2)如果横坐标代表温度,温度主要通过影响　　　　来影响光合速率。
(3)如果横坐标代表CO2的浓度,其影响光合作用主要是影响　　　　的产生,此时内部限制性因素最可能是　　　　。
B级 能力素养提升练
12.某同学设计并开展了一项有关光合作用所需条件的探究活动,具体装置如图所示。下列相关叙述错误的是 (　　)
A.实验前四组叶片均经过24 h“暗处理”
B.该实验只能证明光合作用需要CO2
C.NaOH处理目的是去除锥形瓶中CO2
D.锡箔纸处理组叶片无淀粉产生
13.[多选]科研人员分别在不同时刻对合理密植的玉米田中不同高度处的CO2浓度进行测量,结果如下图所示。下列分析不正确的是(　　)
A.在富含有机肥的农田中,图中C点会右移
B.10时,距地面高度越高光反应强度越大
C.夜晚土壤中释放的CO2基本被玉米所固定
D.过度密植会导致图中的BD段长度变小
14.下图为某绿色植物细胞中部分物质转化过程示意图(a~g表示物质,①~③表示反应过程)。下列有关叙述错误的是(　　)
A.b为ATP,d为NADPH
B.①表示水的光解,③表示CO2的固定
C.突然停止光照,c和g含量都会增多
D.用18O标记O,一段时间后在(CH2O)中能检测到18O
15.[多选]如图所示为叶肉细胞中叶绿体进行光合作用的过程,A、B代表物质。下列叙述错误的是(　　)
A.叶绿体能将光能转化为化学能储存在有机物中
B.①上产生的B物质移动到②参与CO2的固定
C.②中产生的NADP+移动到①上参与水的光解
D.①上产生的A物质可用于CO2的固定和C3的还原
16.[多选]如图表示温室大棚内光照强度(X)与农作物净光合作用强度之间的关系(大棚内温度、水分和无机盐含量均处于适宜的条件下)。下列说法正确的是(　　)
A.当X>Q时,可采取遮光措施确保农作物的最大净光合作用强度
B.NC.M和N相比,X=N时更有利于该农作物的生长
D.当X=P时,叶肉细胞内形成ATP的场所是线粒体和细胞质基质
17.[多选]如图表示某植物叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势,该植物在Ⅰ阶段处于适宜环境条件下,Ⅱ阶段改变的环境条件是降低光照强度或者降低CO2浓度中的某一项。下列分析错误的是(　　)
A.图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的ATP
B.图中Ⅱ阶段所改变的环境条件是降低了光照强度
C.Ⅱ阶段甲上升是因为叶绿体中NADPH和ATP的积累
D.Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低
18.[多选][2022湖南高考]在夏季晴朗无云的白天,10时左右某植物光合作用强度达到峰值,12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是 (　　)
A.叶片蒸腾作用强,失水过多使气孔部分关闭,进入体内的CO2量减少
B.光合酶活性降低,呼吸酶不受影响,细胞呼吸释放的CO2量大于光合作用固定的CO2量
C.叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏,吸收和传递光能的效率降低
D.光反应产物积累,产生反馈抑制,叶片转化光能的能力下降
19.[2022浙江1月选考]不同光质及其组合会影响植物代谢过程。以某高等绿色植物为实验材料,研究不同光质对植物光合作用的影响,实验结果如图1所示,其中气孔导度大表示气孔开放程度大。该高等植物叶片在持续红光照射条件下,用不同单色光处理(30 s/次),实验结果如图2所示,图中“蓝光+绿光”表示先蓝光后绿光处理,“蓝光+绿光+蓝光”表示先蓝光再绿光后蓝光处理。
图1
图2
回答下列问题。
(1)高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素,常用　　　　法分离。光合色素吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能,可用于碳反应中　　　　的还原。
(2)据分析,相对于红光,蓝光照射下胞间CO2浓度低,其原因是　　　　　　　　　　　　。气孔主要由保卫细胞构成,保卫细胞吸收水分气孔开放,反之关闭可知,绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用,但这种作用可被　　　　光逆转。由图1和图2可知,蓝光可刺激气孔开放,其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多,也可以促进K+、Cl-的吸收等,最终导致保卫细胞　　　　　　,细胞吸水,气孔开放。
(3)生产上选用　　　　LED灯或滤光性薄膜获得不同光质环境,用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光以合理比例的　　　　或　　　　、合理的光照次序照射,利于提高光合速率和次生代谢产物的合成。
20.图甲表示某植物叶肉细胞内的部分结构及相关代谢中发生的气体转移情况。图乙表示密闭环境中某植物在光照充足的条件下,温度对光合作用和细胞呼吸速率的影响。请据图分析回答问题。
甲
乙
(1)图甲中b过程中的气体参与线粒体完成生理活动过程的第　　　　阶段,a过程中的气体参与叶绿体完成生理活动过程的　　　　　　　阶段。
(2)图乙中M点表示的生物学意义是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。此时,植物有机物的积累量为　　　,M点以后CO2的积累量　　　　。
(3)图乙中在40~60 ℃范围内,随着温度上升,光合作用速率比细胞呼吸速率变化大,其主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)冬季,密封的温室内容易因CO2缺乏而导致作物产量下降,生产中经常用施加农家肥的方法来增加温室内CO2的含量,原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)请写出图甲中植物有氧呼吸的总方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
第2课时　光合作用的原理和应用
1.A　光反应需要光,也需要酶,暗反应有光无光均可以进行,需要多种酶,A项错误;光反应场所是叶绿体的类囊体薄膜,暗反应场所是叶绿体基质,B项正确;光反应中水光解后生成NADPH,并释放出氧气,暗反应将CO2固定生成C3,再经过C3的还原生成糖类,C项正确;光反应过程中通过光合色素捕获光能后,将水分解为氧气和H+等,形成ATP,实现光能转化为ATP中的化学能,暗反应将ATP中的化学能储存在有机物中,D项正确。
2.B　该过程是光合作用的暗反应阶段,不需要光,发生的场所为叶绿体基质,A项正确;细胞呼吸中产生的[H]实际上是还原型辅酶Ⅰ(NADH),光合作用中产生的是还原型辅酶Ⅱ(NADPH),B项错误;暗反应中CO2首先被C5固定生成C3,C3再被还原生成(CH2O)和C5,故CO2转移途径是CO2→C3→(CH2O)、C5,C项正确;突然降低二氧化碳浓度,C5的消耗量降低,而C5的合成量不变,所以短时间内C5的含量迅速上升,D项正确。
3.C　水在光反应阶段光解产生O2,光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上,所以O2会在叶绿体类囊体薄膜上首先被发现,A项错误;14C转移的途径是:14CO2→14C3→(14CH2O),B项错误;光反应阶段水光解产生18O2和NADPH,C项正确;14C参与的是暗反应,经过长时间的物质转化,可能参与ATP的合成,D项错误。
4.D　在光合作用中,CO2首先和C5生成C3,如果突然停止CO2的供应,则C3的生成量减少,而其消耗量不变,因此短时间内C3的含量将会减少。
5.A　图示为叶绿体的类囊体薄膜,A侧为叶绿体基质,A项错误;图示过程为光反应,能量变化是光能转变成ATP和NADPH中活跃的化学能,B项正确;甲表示色素分子,其中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,C项正确。
6.C　A点时,光合作用速率与细胞呼吸速率相等,光合作用需要的CO2全部由细胞呼吸提供,整个细胞对外不表现出气体交换。
7.A　氮元素是构成酶、叶绿素、ATP、NADPH、核酸等的原料,是植物光合作用的必需元素,但光合作用强度不会随叶片中含氮量的增加而持续增大。
8.B　根据光合作用的反应过程,如果突然停止供给CO2,暗反应受到抑制,NADPH的消耗量减少;但光反应正常进行,NADPH的产生速率不变,故NADPH的量增多。随着时间延长,由于叶绿体内部因素的限制,NADPH含量达到最大后将不再增加。
9.C　CO2进入叶绿体后,首先与C5生成C3(三碳化合物),C项错误。
10.A　由题图可以看出,在长期干旱条件下,蝴蝶兰除了可以进行细胞呼吸外还可在夜间吸收CO2并储存在细胞中,而白天气孔关闭,A项正确;10~16时CO2的吸收速率降为0,此时的光合作用速率等于细胞呼吸的速率,B项错误;正常条件下,12时CO2吸收速率最快,表明此时光合作用最强,但是植株干重在20点之前与横轴的交点处最大,C项错误;长期干旱条件下,植物细胞在0~24时都可进行细胞呼吸,产生ATP,D项错误。
11.答案 (1)光反应　光合色素的数量　a
(2)酶的活性
(3)C3　C5的含量
解析 (1)光照强度影响光合作用中的光反应阶段,光反应场所是叶绿体的类囊体薄膜。当光合速率达到最大值且温度适宜时,此时内部限制因素最可能是光合色素的数量。阳生植物的光饱和点和光补偿点较阴生植物大,所以其光合作用曲线最可能的是a。(3)CO2作为光合作用的原料,参与光合作用的暗反应阶段,与C5结合形成C3,如果横坐标代表CO2的浓度,CO2的浓度影响光合速率,主要是影响C3的产生,当光合速率达到最大值时,此时内部限制性因素最可能是C5的含量。
12.B　该实验为了排除原有有机物的干扰,需要经过24 h“暗处理”消耗掉原有的有机物,A项正确;用锡箔纸遮光与蒸馏水组对比验证了有无光照对光合作用的影响,B项错误;NaOH可以吸收空气中的CO2,目的是去除锥形瓶中CO2,C项正确;锡箔纸处理组无光照,无法进行光合作用,叶片无淀粉产生,D项正确。
13.BC　富含有机肥的农田中,由于微生物的分解作用,会释放出二氧化碳,故C点将会右移,A项正确;由题图中实线可知,上午10时玉米植株不同高度CO2的吸收量不同,影响光反应强度的因素不只是CO2的浓度,从图中无法得出距离地面越高光反应强度越大的结论,B项错误;夜晚无光照,不能进行光合作用,不能固定二氧化碳,C项错误;过度密植会导致光能不能被充分利用,CO2的吸收量减少,图中的BD段长度变小,D项正确。
14.C　b为Pi与c的产物,故c为ADP,b为ATP,d为NADPH,A项正确;①是H2O在光下的反应,故为水的光解,③为CO2参与的过程,为CO2的固定,B项正确;突然停止光照,光反应停止,不再产生ATP和NADPH,ATP和NADPH的减少使C3的还原产物C5减少,又由于CO2的固定继续进行,C5被消耗,故g(C5)的含量会减少,C项错误;用18O标记O,O会参与有氧呼吸的第二阶段生成C18O2,C18O2参与光合作用的暗反应过程,故一段时间后在(CH2O)中能检测到18O,D项正确。
15.BD　光合作用的场所是叶绿体,叶绿体通过光合作用将光能转化为化学能储存在有机物中,A项正确;①类囊体薄膜上产生的B物质(NADPH)移动到②叶绿体基质中,参与C3的还原,形成糖类等有机物,B项错误;②叶绿体基质中产生的NADP+移动到①类囊体薄膜上参与水的光解,C项正确;①类囊体薄膜上产生的A物质(ATP)可用于C3的还原,而CO2的固定不需要消耗能量,D项错误。
16.ABC　当X>Q时,光照过强,植物为了减少水分的散失而关闭部分气孔,导致CO2进入植物细胞减少,净光合作用强度降低,所以可采取遮光措施确保农作物的最大净光合作用强度,A项正确;N17.ABC　因为暗反应中C5+CO2→2C3,所以在适宜条件下,叶肉细胞内C3是C5的2倍,因此图中甲是C5,乙是C3。图中物质甲与CO2结合形成乙,该过程只需要酶的催化,不需要消耗ATP,A项错误;植物在Ⅰ阶段处于适宜环境条件下,如果Ⅱ阶段改变的环境条件是降低光照强度,那么C3增加,C5减少,与图形的走势不符合,如果改变的条件是降低CO2浓度,那么C3减少,C5增加,与图形走势符合,所以本题改变的条件是降低CO2浓度,B项错误;CO2浓度降低,CO2供应量减少,C5消耗减少,而C3还原正常,所以C5(甲)含量会上升,C项错误;低CO2浓度下的光饱和点也低,D项正确。
18.AD　12时左右,植物光合作用强度明显减弱,可能原因之一是出现光合午休,叶片蒸腾作用强,失水过多使气孔部分关闭,进入体内的CO2量减少,暗反应减弱,导致整个光合作用减弱,A项正确;温度对光合酶和呼吸酶的活性都有影响 ,B项错误;叶绿体内膜上并不含有光合色素,光合色素分布在类囊体膜上,C项错误;中午光照强度最大,可能出现光反应产物积累,产生反馈抑制,叶片转化光能的能力下降,D项正确。
19.答案 (1)纸层析　C3
(2)光合速率大,消耗的二氧化碳多　蓝　溶质浓度升高
(3)不同颜色　光强度　光照时间
解析 (1)各色素随层析液在滤纸上溶解度不同,从而分离色素。溶解度高,扩散速度快;溶解度低,扩散速度慢,所以常用纸层析法分离光合色素。光合色素吸收的光能通过光反应过程转化为ATP和NADPH中的化学能,用于碳反应中C3的还原,将能量转移到有机物中。(2)根据图1分析,相对于红光,蓝光照射下胞间CO2浓度低,其原因是蓝光照射下尽管气孔导度大,但光合速率大,消耗的二氧化碳多。分析图2可知,绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用,但这种作用又可被蓝光逆转,并且先蓝光再绿光后蓝光处理的效果比只用蓝光刺激更明显。由图1、图2可知,蓝光可刺激气孔开放,其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多,也可以促进K+、Cl-的吸收等,最终导致保卫细胞溶质浓度升高,细胞吸水膨胀,内侧膨胀的多,气孔侧内陷,气孔开放。(3)生产上选用不同颜色的LED灯或滤光性薄膜可获得不同光质环境,用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光以合理比例的光强度或光照时间、合理的光照次序照射,利于提高光合速率和次生代谢产物的合成。
20.答案 (1)三　暗反应　(2)光合作用的速率等于细胞呼吸的速率(或光合作用强度等于细胞呼吸强度)　0　增加　(3)催化细胞呼吸的酶更耐高温(或催化光合作用的酶对高温更敏感)　(4)农家肥中含有很多有机物,通过微生物的分解作用可产生CO2　(5)C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量
解析 (1)图甲中b过程中的气体为叶绿体产生的氧气,可参与线粒体内有氧呼吸过程的第三阶段,a过程中的气体为线粒体产生的二氧化碳,参与叶绿体中的光合作用的暗反应阶段。(2)由图可知,图乙中M点表示的生物学意义是光合作用的速率等于细胞呼吸的速率,由于植物有机物的积累量=光合作用制造有机物的量-呼吸消耗有机物的量,故此时,植物有机物的积累量为0,M点以后细胞呼吸速率大于光合作用速率,植物释放CO2,故密闭环境中CO2的积累量增加。(3)图乙中在40~60 ℃范围内,随着温度上升,由于催化细胞呼吸的酶更耐高温(或催化光合作用的酶对高温更敏感),故光合作用速率比细胞呼吸速率变化大。(4)农家肥中含有很多有机物,通过微生物的分解作用可产生CO2,因此生产中经常用施加农家肥的方法来增加温室内CO2的含量。(5)有氧呼吸的总方程式为C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量。
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