（5）光合作用——高考生物学一轮复习 易混易错学案（含解析）

（5）光合作用
——2025高考生物学一轮复习易混易错专项复习
易混易错梳理
1.光合色素：叶绿素对橙光，黄光吸收较少，对绿光吸收最少，主要吸收红光和蓝紫光
2.暗反应过程并非不需要光
光合作用的过程可以分为两个阶段，即光反应和暗反应。
前者在光下才能进行，并在一定范围内随着光照强度的增加而增强；后者在有光、无光的条件下都可以进行光反应的产物[H]和ATP，因此在无光条件下不可以长期进行
3.影响光合作用的因素及其应用
（1）光照强度
①光照强度与光合作用强度的关系曲线分析
A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。
AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。
B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度（光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长）。
BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以后不再加强。限制C点以后光合作用强度不再增加的内部因素是色素含量、酶的数量和最大活性，外部因素是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。
②应用：阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾。
（2）CO2浓度
①曲线分析：A点是进行光合作用所需的最低CO2浓度，B点是CO2饱和点；B点以后，随着CO2浓度的增加光合作用强度不再增加。
②应用：温室中适当增加CO2浓度，如投入干冰等，大田中“正其行，通其风”，多施有机肥来提高CO2浓度。
（3）温度
①B点是最适温度，此时光合作用最强，高于或低于此温度光合作用强度都会下降，因为温度会影响酶的活性。
②应用：温室栽培时白天适当提高温度，夜间适当降低温度。
（4）水及矿质元素对光合作用的影响
①原理：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。
水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，水还会影响气孔的开闭，从而影响CO2进入植物体。
②应用。
合理施肥；预防干旱，合理灌溉。
4.植物“三率”
Ⅰ.常考易错的“三率”
（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－单位时间内一定组织的CO2释放量或O2吸收量。
（2）真正（总）光合速率：表示植物绿色组织在有光条件下进行光合作用消耗的CO2或产生O2的量。
（3）净光合速率：植物绿色组织在有光条件下，总光合作用与细胞呼吸同时进行时，测得的数据为净光合速率。从数值关系上：净光合速率＝总光合速率－呼吸速率。
Ⅱ.植物“三率”的判断
（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，该值代表呼吸速率，该曲线则代表净光合速率；若CO2吸收值为0，该曲代表真正（总）光合速率。
（2）根据实验条件判定：实验结果所给数值若为黑暗条件下绿色植物的测定值，则为呼吸速率；若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为净光合速率。
（3）根据代谢过程图解进行判定：
a.呼吸速率：②或⑤
b.净光合速率：①或④
c.总光合速率：③=①+②；⑥=④+⑤.
Ⅲ.光合作用和细胞呼吸综合曲线解读
（1）绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用，测得的数值为呼吸速率（A点）
（2）绿色组织在有光条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率
（3）环境条件改变时光补偿点、光饱和点的移动
①光补偿点的移动：呼吸速率增加，其他条件不变时，光补偿点应右移，反之左移。呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光补偿点应右移，反之左移。
②光饱和点的移动：相关条件的改变（如增大CO2浓度）使光合速率增大时，光饱和点C应右移，反之左移。
Ⅳ.不同条件下一昼夜植物光合作用曲线
（1）自然环境中一昼夜植物光合作用曲线：
①开始进行光合作用的点：b
②光合作用与呼吸作用相等的点：c、e
③开始积累有机物的点：c
④有机物积累量最大的点：e
密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线：
①光合作用强度与呼吸作用强度相等的点：D、H.
②该植物一昼夜表现为生长，其原因是I点CO2浓度低于A点CO2浓度，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减小，即植物光合作用制造的有机物量＞呼吸作用消耗的有机物量，植物生长。
易混易错通关
1.植物光合作用受CO2浓度、温度与光照强度的影响。如图为在一定CO2浓度和适宜温度条件下，测定某植物叶片在不同光照条件下的光合速率。下列有关说法错误的是（ ）
A.在a点所示条件下，该植物的叶肉细胞内能够产生ATP的部位只是线粒体
B.该植物叶片的呼吸速率是5mg/（100cm2叶·h）
C.在一昼夜中，将该植物叶片置于c点光照强度条件下11h，其余时间置于黑暗中，则每100cm2叶片一昼夜中CO2的净吸收量为45mg
D.已知该植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25℃和30℃。若将温度提高到30℃的条件下（原光照强度和CO2浓度不变），则图中b点将向右移，c点将向左下移动
2.高等植物的光合作用依赖光合色素。不同环境条件下，叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化，这种转化称为“叶绿素循环”。研究发现，在适当遮光条件下，叶绿素a与叶绿素b的比值会降低，以适应环境。图中②③是两种叶绿素的吸收光谱。下列关于叶绿素的叙述正确的是（ ）
A.图中②和③主要分布在叶绿体的内膜上
B.利用纸层析法分离色素时，③应位于滤纸条的最下端
C.植物叶片呈现绿色是由于②③主要吸收绿光
D.弱光下②的相对含量增高有利于植物对弱光的利用
3.用打孔器在某植物的叶片上打出多个圆片并用气泵抽出叶片内气体直至沉底，然后将等量的叶圆片分别转至含有等浓度的NaHCO3溶液的多个培养皿中，然后给予一定的光照，在相同且适宜的条件下，测量不同温度下的叶圆片全部上浮至液面所用的平均时间，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A.上浮至液面的时间可反映净光合速率的相对大小
B.在ab段，随着水温的增加，净光合速率逐渐减小
C.叶片真正光合作用的最适温度一定位于bc段
D.在cd段，主要是由于NaHCO3浓度下降、CO2减少导致上浮时间延长
4.如图为温度对光合作用的影响曲线，下列叙述错误的是（ ）
A.呼吸作用的最适温度高于光合作用
B.温度等于25℃时，光合作用积累的有机物j的量在增加
C.温度高于35℃时，净光合速率增大
D.温度为30℃时，光合作用产生O2的速率约为6.50mL/h
5.科学家恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现好氧细菌大量聚集在如图所示区域。以下分析正确的是（ ）
A.实验过程中装片放置在没有空气的黑暗环境中，是为了设置自变量
B.本实验不同波长的光束照射的区域形成对比实验
C.本实验证明叶绿体吸收CO2并释放O2
D.本实验的结果可以证明水绵叶绿体中的胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光
6.利用装置甲，在相同条件下分别将绿色植物E、F的叶片制成大小相同的叶圆片，抽出空气，进行光合作用速率测定。图乙是利用装置甲测得的数据绘制成的坐标图。下列叙述正确的是（ ）
A.从图乙可看出，F植物适合在较强光照下生长
B.光照强度为1 klx时，装置甲中放置植物E的叶圆片进行测定时，液滴不移动
C.光照强度为3 klx时，E、F两种植物的叶圆片产生氧气的速率相等
D.光照强度为6 klx时，装置甲中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时间短
7.如图是生物体内能量供应与利用的示意图，下列说法正确的是（ ）
A.①过程所需的色素只分布在类囊体薄膜上
B.H2O在光合作用和细胞呼吸过程中都可被消耗
C.①③中合成ATP所需的能量来源相同
D.动物细胞中，④中的能量可用于肌肉收缩、人的红细胞吸收葡萄糖等生命活动
8.在其他条件适宜的情况下，以CO2的吸收量与释放量为指标在光照和黑暗条件进行光合作用实验的结果如下表所示：
温度（℃） 5 10 15 20 25 30 35
光照下吸收CO2（mg/h） 1.00 1.75 2.50 3.25 3.75 3.5 3.00
黑暗中释放CO2（mg/h） 0.50 0.75 1.00 1.50 2.25 3.00 3.50
下列对该表数据的分析正确的是（ ）
A.在连续光照的情况下，该植物在35℃条件下不能生长
B.昼夜不停地光照，该植物生长的最适温度为30℃
C.每天光照与黑暗时间相等，在恒温条件下，25℃时该植物积累的有机物最多
D.每天光照与黑暗时间相等，在恒温条件下，30℃与5℃条件下积累的有机物相等
9.某研究小组将水稻叶片置于一密闭、恒温的透明玻璃容器内，在不同的处理条件下，测得容器内氧气量的变化如图所示。下列有关叙述正确的是（ ）
A.M点后的短时间内，叶肉细胞内C3的量增加
B.在N点时，水稻叶片光合作用停止，密闭容器内氧气量不再增加
C.5~15min该容器内氧气增加的速率逐渐减小，其限制因素是光照强度
D.若0~15mn水稻叶片的呼吸速率不变，则其通过光合作用产生的氧气量为6×10-7mol
10.植物工厂在人工精密控制光照、温度、湿度、CO2浓度和营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物，光合作用和细胞呼吸原理是植物工厂提高作物产量的重要理论依据。请回答下列问题：
（1）下图表示在密闭恒温小室内测定的a、b两种萝卜光合作用强度与光照强度的关系。
①光照强度为Pklx时，a的细胞中合成ATP的细胞器有______________。
②当光照强度由Pklx突然增大，短时间内b的叶绿体中C3含量______________。
③光照强度为Zklx条件下，每天给予14小时黑暗、10小时光照，则a和b积累有机物较多的是______________。
（2）与自然栽培模式不同，植物工厂几乎完全依靠LED灯提供光源。不同光质配比及光处理周期对萝卜体内叶绿素含量、总干重及其根冠比的影响如下表所示。
组别 处理 结果
光质配比 光处理周期 叶绿素含量 总干重（g） 根冠比
A 红光：蓝光=1：1 光照12h，黑暗12h 39.7 0.57 0.069
B 红光：蓝光=2：1 光照12h，黑暗12h 40.4 0.42 0.143
C 红光：蓝光=1：1 光照16h，黑暗8h 42.5 0.58 0.115
D 红光：蓝光=2：1 光照16h，黑暗8h 44.25 0.86 0.194
①据表分析，有机物积累最多的组别是______________，从影响植物光合作用速率的自身因素分析，其原因是______________。
②为增加萝卜产量，植物工厂可适当______________（填“延长”或“缩短”）光照时间，并适当______________（填“提高”或“降低”）红蓝光比例，判断的依据是______________。
（3）采摘后的萝卜在储存过程中有机物的含量会______________（填“增加”、“减少”或“不变”），为延长保质期，宜在______________条件下储存。
答案以及解析
1.答案：A
解析：由题图可知，在a点时该植物只进行细胞呼吸，不能进行光合作用，所以在a点所示条件下，该植物的叶肉细胞内能够产生ATP的部位是细胞质基质和线粒体。从题图中可以看出，光照强度为0时，a点对应的值即为呼吸速率。将该植物叶片置于c点光照强度条件下11小时，每100cm2叶片CO2的净吸收量为10×11=110mg；其余时间置于黑暗中，每100cm2叶片CO2的释放量为5×13=65mg，故每100cm2叶片一昼夜中CO2的净吸收量为110-65=45mg。若将温度升高到30℃，则细胞呼吸强度会增大，光合作用强度会减小，故b点将右移，c点将下移。
2.答案：D
解析：图中②（叶绿素b）、③（叶绿素a）主要分布在叶绿体的类囊体薄膜上，A错误；利用纸层析法分离色素时，②（叶绿素b）应位于滤纸条的最下端，B错误；植物叶片呈现绿色是由于②③吸收绿光最少，反射绿光最多而呈绿色，C错误；在适当遮光条件下，叶绿素a与叶绿素b的比值会降低，以适应环境，可知弱光下②（叶绿素b）的相对含量增高有利于植物对弱光的利用，D正确。
3.答案：A
解析：A、根据分析中叶圆片上浮的原理可知，叶圆片上浮至液面的时间可反映净光合速率的相对大小，A正确；
B、ab段，随着水温的增加，叶圆片上浮需要的时间缩短，说明氧气产生速率加快，净光合速率逐渐增大，B错误；
C、上浮至液面的时间可反映净光合速率的相对大小，而真光合速率=净光合速率+呼吸速率，由于温度变化也会影响呼吸酶的活性，所以叶片真正光合作用的最适温度不一定位于bc段，C错误；
D、根据题意可知，不同温度条件下的实验组中含有等浓度的NaHCO3溶液，所以在cd段，不是由于NaHCO3浓度下降、CO2减少导致上浮时间延长，而是温度过高，导致光合作用酶活性降低，使叶圆片上浮需要的时间延长，D错误。
故选A。
4.答案：C
解析：光照下二氧化碳的吸收速率代表净光合速率，黑暗条件下二氧化碳的释放速率代表呼吸速率。由图中数据可知，呼吸作用的最适温度可能大于35℃，而光合速率的最大值对应的温度在30℃左右，据此可推测，呼吸作用的最适温度高于光合作用的最适温度，A正确。温度等于25℃时，净光合速率达到最大，光合作用积累的有机物的量增加，B正确。结合图示可以看出，温度等于25℃时，净光合速率达到最大，后随温度升高，净光合速率下降，故温度高于35℃时，净光合速率变小，C错误。光合作用产生的O2表示总光合速率，总光合速率等于呼吸速率和净光合速率之和，温度为30℃时，光合作用产生O2的速率约为3+3.5= 6.50（mL/h），D正确。
5.答案：B
解析：实验过程中装片放置在没有空气的黑暗环境中，是为了排除无关变量的影响，空气中含有氧气，需要隔绝，放在黑暗中是为了排除其他光源的影响，A错误：该实验中，透过三棱镜形成的不同波长的光束照射的区域形成对比实验，B正确；该实验可证明光合作用产生了O2，光合作用的场所是叶绿体，但没有证明叶绿体吸收C O2，C错误；该实验的结果可以证明水绵光合作用主要吸收红光和蓝紫光，不能说明各种色素具体吸收什么光，D错误。
6.答案：D
解析：本题考查影响光合作用的因素以及相关探究实验。根据图乙可知，F植物叶圆片的光补偿点和光饱和点都比较低，适合在较弱光照下生长，A错误；光照强度为1 klx时，E植物叶圆片的呼吸速率大于光合速率，装置甲中E植物叶圆片会吸收装置中的氧气，使液滴左移，B错误；光照强度为3 klx时，E、F两种植物叶圆片的净光合强度相等，但E植物叶圆片的呼吸作用强度大于F植物叶圆片，故光照强度为3 klx时，E、F两种植物的叶圆片产生氧气的速率不相等，C错误；光照强度为6 klx时，E植物叶圆片的净光合作用强度大于F植物叶圆片的净光合作用强度，故此光照强度下，E植物叶圆片释放的氧气多，故装置甲中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时间短，D正确。
7.答案：B
解析：A、原核生物没有类囊体薄膜，也可能有进行①光反应过程所需的色素，如光合细菌，A错误；
B、光合作用的光反应阶段消耗水，细胞呼吸（有氧呼吸）第二阶段消耗水，B正确；
C、①光反应中合成ATP所需的能量来自光合色素吸收的光能，③细胞呼吸中合成ATP所需的能量来自有机物中的化学能，C错误；
D、人的红细胞吸收葡萄糖属于协助扩散，不需要能量，肌肉收缩消耗能量，D错误。
故选B。
8.答案：D
解析：表中光照下吸收CO2量表示净光合速率，黑暗中释放CO2量表示呼吸作用速率。在35℃条件下净光合速率大于0，则连续光照的情况下，该植物在35℃条件下能生长，A错误；昼夜不停地光照，该植物处于生长的最适温度时，净光合作用速率最大，故最适温度在25℃左右，B错误；每天光照与黑暗时间相等，在恒温条件下，植物处于积累有机物最多的温度时，净光合速率与呼吸作用速率的差值最大，由表中数据可知，25℃时该植物积累的有机物不是最多的，30℃时该植物积累的有机物与5℃时该植物积累的有机物相等，C错误，D正确。
9.答案：D
解析：M点后的短时间内，光反应阶段产生的[H]、ATP增多，三碳化合物的还原增加，叶肉细胞内C3的量减少，A错误；在N点时，水稻叶片的光合作用强度等于呼吸作用强度，密闭容器内的氧气量不再增加，B错误；5~15min该容器内氧气增加的速率逐渐减小的原因是容器内二氧化碳不断被消耗，二氧化碳浓度逐渐降低，C错误；根据题意可知，前5min水稻叶片通过呼吸作用消耗的O2量为5×10-7-4×10-7=1×10-7（mol），5~15min水稻叶片释放的O2量为8×10-7-4×10-7=4×10-7（mol），若0~15min水稻叶片的呼吸速率不变，则其通过光合作用产生的氧气量为4×10-7+2×1×10-7=6×10-7（mol），D正确。
10.答案：（1）线粒体和叶绿体；减少；b
（2）D；该条件下萝卜植株叶绿素的含量最高（该光质比和光处理周期促进叶绿素的合成），利用光的能力增强，合成有机物最多；延长；提高；D组萝卜的总干重最大，且根冠比最大
（3）减少；低温、低氧
解析：（1）①光照强度为Pklx时，此光照为光补偿点，植物进行光合作用，又进行呼吸作用，a的细胞中合成ATP的细胞器有线粒体和叶绿体。
②若光照强度突然增强，短时间内光反应产生ATP和[H]的速率增加，但ATP和H]消耗速率基本不变，故ATP和H]的含量会增加；短时间内消耗C5生成C3的速率不变，由于ATP和[H]的含量的增加，消耗C3生成C5的速率加快，即C5含量增加，C3含量减小。故若光照强度突然增强，短时间内叶绿体中C3含量随之减少。
③光照强度为Zklx条件下，每天给予14小时黑暗、10小时光照，则a积累的有机物为=白天净光合作用积累的有机物-夜晚呼吸作用消耗的有机物=5×10-3×14=8，同理b积累的有机物为=白天净光合作用积累的有机物-夜晚呼吸作用消耗的有机物=5×10-1×14=36，因此积累有机物较多的是b。
（2）①据表分析，有机物积累最多的组别是D组，因为D组的总干重最重，从影响植物光合作用速率的自身因素分析，其原因是该条件下萝卜植株叶绿素的含量最高（该光质比和光处理周期促进叶绿素的合成），利用光的能力增强，合成有机物最多。
②D组的有机物积累最多，其光照时间也最长，因此为增加萝卜产量。植物工厂可适当延长光照时间，D组的红蓝光比例也是最高的，因此可以适当提高红蓝光比例。
（3）由于采摘后的萝卜在储存过程中会进行有氧呼吸等，因此有机物的含量会减少，为延长保质期，应该低温降低有氧呼吸相关的酶活性，低氧以降低有氧呼吸所需要的氧气，进而从总体上降低有氧呼吸对有机物的消耗。