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第4节 光合作用与能量转化
第3课时 光合作用原理的应用、化能
合成作用
任务一 探究·实践——探究环境因素对光
合作用强度的影响
任务二 影响光合作用的因素及应用
任务三 化能合成作用
一、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______的数量。
2.意义:直接关系农作物的______。
糖类
产量
3.常用表示方法:单位时间内光合作用消耗的量或产生的 量。
二、影响光合作用强度的因素
因素 举例
原料方面 ____、_____
场所方面 影响________的形成 和结构的因素 __________、病虫害
反应条件 方面 影响________的因素 ______
水
叶绿体
无机营养
酶活性
温度
三、光合作用原理的应用
实例 原理
间作套种 不同植物对光照的需求不同
冬季大棚温度白天适当 提高，晚上适当降低 白天提高温度，促进光合作用；夜间降
温，抑制呼吸作用
“正其行、通其风” 增大_____浓度，有利于光合作用的进行
合理灌溉
气孔关闭
四、化能合成作用
1.概念：利用体外环境中的某些________氧化时所释放的能量来制造
________。
2.实例：硝化细菌能利用_________氧化时释放的化学能将_________
____合成为糖类，供自身利用。
无机物
有机物
氨
和
(1)光合作用强度的影响因素有 浓度、温度、光照强度等外界因
素。( )
√
(2)光照强度主要影响光反应,进而影响暗反应。( )
√
(3)光照强度影响光合作用但光的波长不影响。( )
×
[解析] 叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，故光的波长也能影
响光合作用。
(4)植物处在干旱环境中，光合作用不能正常进行的主要原因是光反
应中水的光解受阻。( )
×
[解析] 干旱条件下，植物为了减少水分的散失，会关闭气孔，导致
供应不足，所以干旱条件主要通过影响暗反应过程进而影响光合
作用的进行。
(5)硝化细菌能以亚硝酸和硝酸作为自身的组成物质。( )
×
[解析] 硝化细菌利用氨氧化成亚硝酸，亚硝酸氧化成硝酸过程中释
放的能量合成自身所需的有机物。
(6)探究环境因素对光合作用强度的影响实验中，圆形小叶片浮起是
叶片进行呼吸作用产生的二氧化碳导致的。( )
×
[解析] 圆形小叶片浮起是叶片进行光合作用产生的氧气导致的。
任务一 探究·实践——探究环境因素对光合作用强度的影响
1.实验目的
探究光照强度对光合作用强度的影响。
2.实验原理
(1)在光照下，绿色植物通过__________产生 。
(2)若叶片中的气体逸出，细胞间隙充满了水，叶片就会沉到水底；若
光合作用产生的____充斥在叶片的细胞间隙中，叶片会从水底浮起。
(3)光照强度不同，则光合作用产生____的速率不同，叶片上浮的时
间也不同。
光合作用
3.实验设计
(1)实验分析
①本实验中，自变量是__________，控制自变量的方法是_________
_____________________________。
②本实验中，因变量是______________，检测因变量的方法是_____
_________________________________________________。
光照强度
利用小烧
杯与光源的距离来调节光照强度
光合作用强度
观察
比较同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量
③列举本实验的无关变量:______________________________。在控
制无关变量时，需要保证____________。
说明：本实验为对比实验，不需要另外设置对照组。
温度、浓度、、大气压等
适宜且相同
(2)实验步骤
①取材:取生长旺盛的绿叶,用直径为 的打孔器打出圆形小叶片
30片(避开大的叶脉)。
②排气:将圆形小叶片置于注射器内。注射器内吸入清水,待排出注射
器内残留的空气后,用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢地拉动活塞,
使圆形小叶片内的气体逸出。这一步骤可能需要重复 次。
③沉水备用:将处理过的圆形小叶片放入______处盛有清水的烧杯中
待用,叶片因细胞间隙充满了水,所以全都沉到水底。
④分组:取3只小烧杯,分别倒入富含_____的清水。
黑暗
⑤光照:向3只小烧杯中分别放入10片圆形小叶片,然后分别置于_____
_______三种光照下。
⑥观察并记录:观察并记录____________________________________
___________。
强、
中、弱
同一时间段内各实验装置中圆形小叶片
浮起的数量
4.分析结果，得出结论
(1)实验结果：
烧杯 圆形小叶片 加富含二氧化 碳的清水 光照强度 叶片浮起数量
(多/中/少)
甲 10片 强 ____
乙 10片 中 ____
丙 10片 弱 ____
多
中
少
(2)结论：_________________________________________________。
一定范围内,随着光照强度的增强,光合作用强度也增强
5.注意事项
(1)选材要求：叶片必须生长旺盛、新鲜，因为生长旺盛、新鲜的叶
片______作用旺盛。
(2)打孔时注意避开大的叶脉，这是因为_________________________
_____________________________。
(3)排出注射器内残留的空气时，可重复拉动活塞几次，目的是
_________________________________。
(4)实验前处理好的叶片必须放置在黑暗处，目的是_______________
_______________，干扰实验结果。
光合
大的叶脉处叶肉细胞少，
且不利于细胞间隙中气体的逸出
有利于叶片细胞间气体的充分排出
防止实验前叶
片进行光合作用
(5)清水中应富含二氧化碳(可事先用吹气的方法补充 ，也可以用
质量分数为的溶液来提供 )，以保证叶片光合作
用所需二氧化碳的供应。
(6)在同一时间对三只小烧杯进行观察，以排除 ______因素对实验结
果的影响。
时间
例1 ［2024·重庆南开中学高一期末］ 如图所
示装置可用来探究光照强度对光合作用强度的
影响。根据该图的材料及设置，分析下列说法
错误的是( )
A.若将装置中富含的清水换成 溶液，黑暗中可测出圆叶的
呼吸强度
B.可通过调整台灯与烧杯之间的距离来改变光照强度
C.可根据相同时间内叶圆片上浮数量来判断光合作用强度
D.此装置也可以用于探究 浓度对光合作用强度的影响
√
[解析] 若将装置中富含的清水换成 溶
液后，黑暗条件下呼吸作用释放出的 被
溶液吸收，叶片不能上浮，无法测得呼吸
速率，A错误；台灯与烧杯之间的距离越远，
光照越弱，距离越近，光照越强，故可通过调整台灯与烧杯之间的距离
来改变光照强度，B正确；由于光合作用会产生氧气，光照强度越强，
释放到细胞间隙的氧气越多，单位时间内叶片上浮的数量越多，故相同
时间内叶圆片上浮数量直接反映光合作用强度，C正确；此装置可以通
过设置不同的浓度，探究 浓度对光合作用强度的影响，D正确。
例2 某兴趣小组探究 浓度对不同叶龄的菠菜叶光合作用的影响，
结果如下表，下列分析不合理的是( )
幼叶 成熟叶
0 * *
21 15
14 8
11 6
10 5
注：表中“*”表示未见上浮。
A.光合作用释放的 填充细胞间隙，当浮力大于重力时，叶片上浮
B.叶圆片开始上浮所需的时间越长，代表光合作用强度越大
C.不同叶龄菠菜叶光合作用强度的差异与光合色素含量有关
D.光照强度、温度属于无关变量，对实验结果也有影响
√
[解析] 光合作用释放的 填充在细胞间隙，使叶片浮力增加，当浮
力大于重力时，叶片上浮，A正确；叶圆片开始上浮所需的时间越长，
说明光合作用产生氧气的速率越小，代表光合作用强度越小，B错误；
不同叶龄菠菜内的光合色素含量不同，则吸收、转化光能的能力不
同，因此光合作用强度也存在差异，C正确；该实验自变量为 浓
度和菠菜叶龄，光照强度、温度属于无关变量，对实验结果也有影
响，D正确。
任务二 影响光合作用的因素及应用
【资料】 如图所示为较强光照射下,叶肉细胞中
部分结构模式图以及细胞中释放量和 吸收
量的情况。
(1)教材105页“探究·实践”中测得的光合作用强度
是否为叶片的实际光合作用强度 试结合上述资
料分析原因。
[答案] 不是。“探究·实践”中测得的光合作用强度是叶片实际光合作
用强度与细胞呼吸强度的差值。
(2)结合下列细胞中释放量和
吸收量的情况,分析不同情况下,细胞
呼吸速率与光合速率的关系。
甲:光合速率___(填“ ”“”或“ ”)
细胞呼吸速率;
细胞呼吸
乙:光合速率___(填“ ”“”或“ ”) 细胞呼吸速率;
丙:光合速率___(填“ ”“”或“ ”) 细胞呼吸速率;
丁:只进行__________。
影响光合作用的因素及应用
1.光照对光合作用的影响
(1)一般情况下，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)光照强度与某植物 吸收量、释放量的关系模型图
影响的原理:光照强度影响光反应阶段及 的产生,进而影响
暗反应。
曲线分析：
①光照强度在 范围内,随光照强度的增强,光合作用强度也增强。
②光补偿点点:光照强度为A时,植物光合作用所固定的 量与细
胞呼吸所释放的 量达到平衡。
③光饱和点点 :光照强度达到B时,光合作用强度达到最大,且B点之
后光合作用强度不再随光照强度的增强而增大。此时主要的限制因
素是 浓度或温度。
(4)应用:温室大棚适当提高光照强度可以提高光合作用强度。
2.浓度与光合作用强度的关系模型图
(1)影响的原理:影响暗反应阶段,制约 的生成。
(2)曲线分析
补偿点：光合速率等于呼吸速率时对应的 浓度，即图甲的
A点。
②浓度在图甲的及图乙的 范围内,植物不能利用较低
浓度的 进行光合作用。
③浓度在图甲的及图乙的 范围内,植物光合作用强度
随 浓度的增加而增强。
④饱和点:光合速率最大时所对应的最小 浓度，即图甲的B点
和图乙的 点。
(3)应用:
①大棚中增加空气流通，以增加 浓度,如“正其行，通其风”。
②温室中可增施有机肥,以增大 浓度。
3.温度与光合作用强度的关系模型图
(1)影响的原理:通过影响酶活性进
而影响光合作用强度。
(2)曲线分析
在一定范围内随温度的升高,光合作用强度增强;温度过高时会影响酶
的活性,使光合作用强度减弱。
(3)应用:温室中，白天适当升高温度以促进光合作用，夜间适当降低
温度以减弱呼吸作用，保证植物有机物的积累。
4.矿质元素与光合作用强度的关系模型图
(1)影响的原理:是叶绿素的组成元素; 是合成叶绿素所需酶的组
成元素，影响叶绿素的合成；是光合酶的组成元素；是 分子
的组成元素等。
(2)曲线分析
一定浓度范围内,矿质元素增多,可提高光
合作用强度;但当超过一定浓度后,则会因
土壤溶液浓度过高导致植物萎蔫，从而
使光合作用强度下降。
(3)应用
①合理施肥促进叶面积增大,提高光合酶合成速率,加快光合作用速率。
②施用有机肥,有机肥被微生物分解后既可给植物提供更多的 又
可提供各种矿质元素。
5.多变量坐标图分析
点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，一定范围
内随该因子的不断加强，光合速率不断提高。
点时，横坐标所表示的因子不再是限制光合速率的因子，要想提
高光合速率，可适当提高图示的其他因子。
6.内部因素及图形分析
(1)植物自身的遗传特性，如植物品种不同，以阴生植物、阳生植物
为例
(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
(3)植物叶面积指数(单位土地面积上植物叶片的总面积占土地面积的
倍数)
例3 ［2024·江苏无锡高一月考］ 下图曲线表示
在适宜温度、水分和一定的光照强度下，甲、
乙两种植物的吸收速率与 浓度的关系。
下列说法正确的是( )
A.浓度为 时，甲植物开始进行光合作用
B.适当增大光照强度， 点将向右移动
C.甲、乙光合作用强度随 浓度的增大而不断增强
D.甲、乙同置于一个透明密闭钟罩内，在适宜光照下，甲植株的生
长最先受到影响
√
[解析] 题图纵坐标为 吸收速率，可表示净
光合速率，浓度大于0而小于 时，纵坐标为
0，光合速率小于呼吸速率；浓度为 时，光
合速率等于呼吸速率，浓度大于 时，光合
速率大于呼吸速率，可见浓度在 之前，甲已经开始进行光合作用，
A错误； 点是二氧化碳补偿点，当增大光照强度，光合作用速率加强，
点将左移，B错误；在一定范围内,甲、乙植物光合作用强度随 浓度
的增大而不断增强, 当 浓度达到饱和时,则甲、乙植物光合作用强度
不再随 浓度的增加而增加,C错误；甲、乙同
置于一个透明密闭钟罩内，在适宜光照下，钟
罩内 浓度下降，分析曲线可知，乙更能适应
较低 浓度的环境，故与乙相比，甲植株的生
长最先受到影响，D正确。
例4 外界环境因素对光合速率的影响如图所示，下列相关叙述正确
的是( )
A.光合速率随叶片温度升高而升高
B.因为 ，A点的酶活性大于B点，所以A点光合速率大于B点
C.Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ曲线在C点的光合速率相同的原因是光照强度较弱
D.突然将C点光照强度变为D点光照强度，则短时间内叶绿体内 的
含量上升
√
[解析] 当其他条件一定且温度低
于最适温度时，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，高于最适温
度时，光合速率随着温度的继续升高而减小，A错误；温度低于最适温
度，酶活性随着温度升高而升高，而高于最适温度，酶活性随着温度升
高而降低，因此无法判断与的大小关系，也可能是 ，B错误；
C点三条曲线的光合速率相同，限制因素是光照强度，C正确；D点光照
强度大于C点，产生的和较多，则短时间内 还原速率增加，
而固定生成的速率基本不变，因此 的含量下降，D错误。
例5 科研人员在不同时刻对合理密植的玉米田中不同高度的 浓度
分别进行测量，结果如图所示。下列分析错误的是( )
A.过度密植会导致图中的 段长度变小
B.8时距地面高度越高光反应强度越大
C.在玉米田中增施适量的有机肥，图中 点会右移
D.农业生产上要使田间通风良好，以提高光合作用效率
√
[解析] 过度密植会导致光能不能充
分利用， 的吸收量减少，题图中
的 段长度变小，A正确；分析题
图中曲线 可知，8时玉米植株不
同高度 的吸收量不同，接受的光照强度也不同，故植株不同高度的
光反应强度不同，但并不是距地面高度越高光反应强度越大，B错误；
增施适量的有机肥，由于微生物进行分解作用释放出二氧化碳，二氧化
碳浓度增加， 点会右移，C正确；二氧化碳是暗反应的原料，农业生产
上要使田间通风良好，以保证一定的二氧化碳浓度，从而提高光合作用
效率，D正确。
任务三 化能合成作用
【资料】 阅读教材P106相关内容。
(1)完善硝化细菌进行化能合成作用的图解。
化学能
(2)化能合成作用与光合作用最主要的区别是______________。
能量来源不同
新陈代谢类型
例6 自然界中少数种类的细菌能利用体外环境中某些无机物氧化时
所释放的能量来制造有机物，这种制造有机物的方式叫作化能合成
作用。下列有关说法正确的是( )
A.和植物一样，这些细菌能利用光能合成有机物
B.能进行化能合成作用的生物都属于自养生物
C.硝化细菌能利用还原亚硝酸和硝酸时释放的能量合成糖类
D.化能合成作用过程中只有能量释放，没有能量储存
√
[解析] 进行化能合成作用的细菌能利用无机物氧化时所释放的化学
能合成有机物，故都属于自养生物，A错误，B正确；硝化细菌将
和 合成糖类所需的能量来自于氨氧化成亚硝酸以及亚硝酸氧
化成硝酸时释放出的化学能，C错误；化能合成作用是将无机物氧化
时释放的能量转化为有机物中的化学能并储存起来，D错误。
备用习题
1.某实验小组利用菠菜幼叶和成熟叶的叶圆片，在适宜条件下探究
NaHCO3溶液浓度对光合作用强度的影响，结果如下图。下列说法
正确的是( )
A.叶圆片上浮情况只与光合作用
强度有关，与呼吸作用强度无关
B.②~⑤组幼叶圆片上浮的速度
比成熟叶圆片上浮的速度快
C.若适当加大光照强度，⑥⑦组的叶圆片也会上浮
D.取叶圆片时应避开大的叶脉，以减少无关变量对实验的干扰
√
[解析] 叶圆片的沉浮于取决于光合作用和呼吸作用产生的气体是否在
细胞间积累，即表示净光合速率，因此叶圆片上浮情况与光合作用强
度和呼吸作用强度都有关，A错误；上浮时间越短，光合速率越强，
据图可知，②~⑤组幼叶圆片上浮时间大于成熟叶圆片，说明②~⑤组
幼叶圆片光合作用较弱，叶圆片上浮的速度较慢，B错误；⑥⑦组叶
圆片不上浮的原因是
NaHCO3溶液过高，
导致细胞渗透失水过
多而死亡，因此若
[解析] 当加大光照强度，⑥⑦组的叶圆片已死亡，不会上浮，C错误；
叶脉上没有叶绿体的，叶绿体都在叶面上，不避开主脉的话会影响实
验结果，因此取叶圆片时应避开大的叶脉，以减少无关变量对实验的
干扰，D正确。
2.山药是一种药食同源，具有健脾益胃、滋肾益精的植物根茎，为研
究红光、蓝紫光及CO2浓度对山药光合速率的影响，研究小组在适宜
条件下进行山药植株光合作用速率影响因素的实验。所得实验结果如
图所示。据图分析，下列相关叙述错误的是( )
A.山药植株光合作用中暗反应固定CO2后形成C5化合物
B.光合作用速率不能持续上升的原因之一是光照强度的限制
C.山药的叶肉细胞中吸收红光的主要是叶绿素a和叶绿素b
D.光照下CO2浓度为零时，山药植株也能够进行光合作用
√
[解析] 光合作用的暗反应阶段是C5化合物与CO2反应生成两个C3化合
物，此后发生C3的还原，A错误；光照强度是影响光合作用速率的因
素之一，结合题图，光合作用速率不能持续上升的原因之一是光照强
度的限制，B正确；叶绿素a和叶绿素b能吸收红光和蓝紫光，而类胡萝
素主要吸收蓝紫光，C正确；CO2
浓度为零时，山药叶肉细胞依靠
线粒体有氧呼吸产生的CO2进行
光合作用，也能继续进行光合作
用，D正确。
3.某生物兴趣小组将适量黑藻置于密闭容器中，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。下列分析错误的是( )
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
√
温度（℃） 5 10 15 20 25 30 35 40
适宜光照下氧气体积的改变量（mL/h） 0 +4 +11 +18 +26 +22 +13 +9
黑暗中氧气体积的改变量（mL/h） 2 4 7 11 16 23 28 21
[解析] 由表可知，实验的自变量为温度，故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，A正确；表格中的适宜光照下氧气体积的改
变量属于实验测得值，为净光合速率，实际光合速率=净光合速率+呼吸速
率，25℃时为26+16=42mL/h，30℃时为22+23=45mL/h，因此，与25℃相比，
30℃条件下黑藻细胞固定CO2的速率增大，C3的生成速率更快，B正确；5℃
时实际光合速率，即黑藻细胞适宜光照下氧气体积的改变量=净光合速率+
呼吸速率（黑暗下氧气体积的改变量）=0+2=2mL/h，C错误；由表可知，
随着温度升高，呼吸速率依次是2、4、7、11、16、23、28、21，最适温度
为35℃，随着温度升高，光合作用速率依次是2、8、18、29、42、45、41、
30，最适温度为30℃，故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，D正确。
4.玉米矮花叶病是普遍发生的一类重要病害。科研人员对健康和感染
病毒的叶片进行了对照分析，结果如下表。回答下列问题：
项目 叶绿素a含量 叶绿素b含量 叶绿素总量
健康叶片 6.7875 1.8626 8.6501
感病叶片 5.0225 1.3588 6.3813
(1)玉米叶片中的光合色素吸收的光能用于驱动水的分解和
物质的合成，为C3的还原提供能量。
ATP、NADPH
(2)根据上表数据分析，初期感病叶片与健康叶片相比，C3的含量
（填“偏多”、“相等”或“偏少”）。
偏多
[解析] 光反应阶段，玉米叶片中的光合色素吸收的光能用于驱动水的分
解和ATP、NADPH的合成，其中ATP、NADPH可用于暗反应中C3物质的
还原，为其提供能量。
[解析] 根据上表数据分析，初期感病叶片与健康叶片相比，其叶绿素总
量降低，则光反应产生的ATP和[H]减少，影响了三碳化合物的还原，即
三碳化合物的消耗减少，而短时间内三碳化合物的生成基本不变，所以
三碳化合物的含量增加（偏多）。
(3)科研人员对健康和感病植株的光合作用进行了研究，测得结果如
下图所示。
①图中代表感病植株的是 （填“A”或
“B”）植株，判断的依据是
。
B
因为感病植株的
叶绿素总量少，所以光合速率一般要比健
康植株低，而图中B植株在较低光照强度下
的光合速率比A植株弱，所以B植株为感病植株
[解析] 由于感病植株的叶绿素总量少，所以光合速率一般要比健康植株
低，而图中B植株在较低光照强度下的光合速率比A植株弱，所以B植株
为感病植株。
②根据图可知，当光照强度足够大时，A、B植株的光合速率基本一致，
但实际生产中，感病植株较健康植株显著
减产，其减产的原因是
。
[解析] 由于正常生长环境条件下，光照强度常低于光饱和点，所以B植
株光合速率常低于A植株，有机物的积累量要低，因此实际生产中感病
植株较健康植株显著减产。
正常生长环境条
件下，光照强度常低于光饱和点，B植株
光合速率常低于A植株，有机物的积累量
要低，因此感病植株较健康植株显著减产
4.为探究水和氮对光合作用的影响，研究人员将一批长势相同的玉米
植株随机均分为三组，在限制水肥的条件下做下处理：（1）对照组；
（2）施氮组：补充尿素（12g·m 2）；（3）水＋氮组：补充尿素（
12g·m 2）同时补水。检测相关生理指标，结果如下表。
注：气孔导度反应气孔开放的程度；RuBP羟化酶催化CO2与C5的结合
生理指标 对照组 施氮组 水＋氮组
自由水/结合水 6.2 6.8 7.8
气孔导度（mmol·m 2·s 1） 85 65 196
叶绿素含量（mg·g 1） 9.8 11.8 12.8
RuBP羧化酶活性（μmol·h 1·g 1） 316 640 716
光合速率（μmol·m 2·s 1） 6.5 8.5 11.4
回答下列问题：
(1)光合作用光反应的场所是 。与对照组相比，施
氮组吸收CO2的量 （填增加减少）；与对照组相比，施氮组
气孔导度减小，从植物水平衡的角度分析，其原因是
。
叶绿体类囊体薄膜
施加氮肥，土壤
溶液浓度增加，植物根细胞吸收水分减少，通过调节使蒸腾作用减弱，
从而使水分散失减少
[解析] 光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的，与对照组相比，施氮组
的光合速率增加，故施氮组吸收CO2的量增加；与对照组相比，施氮组
施加氮肥，土壤溶液浓度增加，植物根细胞吸收水分减少，通过调节使
蒸腾作用减弱，从而使水分散失减少，故导致气孔导度减小。
增加
(2)与对照组和单独施氮组相比，水＋施氮组的光合速率最大，从光合
作用的原理分析，水＋施氮组的光合速率最大原因是
。
水+施氮组与对照
组相比，叶绿素含量增加，光反应能力增强；同时气孔导度增大，吸收
CO2的能力增强，RuBP羧化酶活性增高，从而使暗反应能力增强，所以
光合速率增大
[解析] 水＋施氮组的光合速率最大的原因是氮是合成叶绿素的原料，因
此水+施氮组与对照组相比，叶绿素含量增加，光反应能力增强；在施
加氮的同时，施加水分，土壤溶液浓度减小，植物根细胞吸收水分增
强，通过调节使蒸腾作用增强，故导致气孔导度增大，吸收CO2的能力
增强，RuBP羧化酶活性增高，从而使暗反应能力增强，光合作用的光
反应和暗反应都加强，故光合速率增大。
(3)已知光合作用中水的分解反应式：H2O→O2＋H+＋e
实验材料：离体的叶绿体、氧化性物质（NAD+、NADP+）等
欲检测光合作用中水分解后产生的H+去路。请结合所学的相关知识，
提出合理的假说；并结合所给的实验材料，写出实验设计思路，（要
求同位素标记法检测）。
提出假说： 。
实验设计思路：
。
H+和e 与氧化性物质（NADP+）反应生成还原性物质（NADPH）
给叶绿体提供3H2O和NADP+等物质，并给予适宜条件，
一段时间后检测NADPH等物质的放射性
[解析] 叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+，氧直接以氧
分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原
型辅酶Ⅱ（NADPH）。还原型辅酶Ⅱ作为活泼的还原剂，参与暗反应阶
段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。结合所学知
识，可以提出：H+和e 与氧化性物质（NADP+）反应生成还原性物质
（NADPH）的假说。假设H+和e 与NADP+反应生成NADPH，那么给
叶绿体提供带有放射性的3H2O和NADP+等物质，一段时间后能检测到
带有放射性的NADPH，可以设计实验思路：给叶绿体提供3H2O和NADP+
等物质，并给予适宜条件，一段时间后检测NADPH等物质的放射性。
练习册
［ 题，每题2分，共26分］
知识点一 探究·实践——探究环境因素对光合作用强度的影响
1.［2024·湖北十堰高一月考］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的影响，结果如下表。
下列推测合理的是( )
光照强度 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.相同光照强度下，绿叶光合作用强度低于黄叶
C.黄叶叶圆片上浮的数量仅与色素的含量有关
D.该实验可证明光合作用的强度受内外因素的影响
[解析] 环境温度属于无关变量，能影响酶的活性，所以对实验结果有
影响，A错误；由表可知，相同光照强度下，绿叶光合作用强度高于
黄叶，产生的氧气多，叶圆片上浮的数量多，B错误；黄叶叶圆片上
浮数量与色素含量、光照强度等因素有关，C错误；该实验可证明光
合作用的强度受内(光合色素含量)外(光照强度)因素的影响，D正确。
√
2.图甲为研究光合作用的实验装置。用打孔器在某植物的叶片上打出
多个叶圆片，再用气泵抽出气体直至叶片沉入水底，然后将等量的
叶圆片转至不同浓度的 溶液中，给予一定的光照，测量每个
培养皿中叶圆片上浮至液面所用的平均时间(见图乙)，以研究光合作
用速率与 溶液浓度的关系。有关分析不正确的是( )
A.在段，随着 溶液浓度的增加，光合作用速率逐渐增加
B.在 段，单独增加光照或温度，都可能缩短叶圆片上浮至液面的
时间
C.在点以后，因 溶液
浓度过高，叶肉细胞失水而使
代谢水平下降
D.因为配制的 溶液中不含氧气，所以整个实验过程中叶圆片
只能进行无氧呼吸
√
[解析] 由题图可知，在段，随着 溶液浓度的增加，光合作
用速率逐渐增强，释放的氧气量增多，叶圆片上浮至液面所用的平
均时间减少，A正确；据题图分析，在段单独增加 溶液浓
度，叶圆片上浮至液面所用的平均时间基本不变，说明已经达到
饱和点，此时限制光合速率的因素不再是 浓度，单独增加光照或
温度，都可能提高光合速率，
从而缩短叶圆片上浮至液面
的时间，B正确；在点以后，
因NaHCO3 溶液浓度过高，使叶肉细胞失水而导致代谢水平下降，产
生氧气量减少，叶圆片上浮至液面所用的平均时间增加，C正确；配
制的 溶液中不含氧气，但随着光合作用的进行，释放氧气，
所以整个实验过程中叶圆片能进行有氧呼吸，D错误。
知识点二 影响光合作用的因素及应用
3.农业生产上许多增加农作物产量的措施，是为了提高光合作用的强
度。下列措施中，不能提高光合作用强度的是( )
A.保证必需无机盐供应，利于光合作用进行
B.阴天时在蔬菜大棚内使用人工光源补光
C.小麦和玉米的轮作增加农作物收获产量
D.增施农家肥料可以增加温室中 含量
√
[解析] 绿色植物进行光合作用时需要多种无机盐，保证必需无机盐
供应，可以提高光合作用强度，A错误；阴天时蔬菜大棚内用人工光
源补光，可提高光照强度，从而提高光合作用强度，B错误；小麦和
玉米的轮作可以能提高光能利用率，增加农作物收获产量，但无法
提高光合作用强度，C正确；微生物分解农家肥料可为农作物提供无
机盐和 ，可提高农作物光合作用强度，D错误。
4.［2024·安徽合肥高一期末］利用大棚种植蔬菜，可人为控制温度、
水分和光照等条件，调整蔬菜的生长季节并提高产量。与大棚种植
蔬菜相关的措施及分析中，正确的是( )
A.施用农家肥，可为蔬菜的光合作用提供有机物
B.适当加大蔬菜的种植密度，可提高蔬菜的产量
C.阴雨天适当提高大棚内温度，可明显增加有机物的积累量
D.用红色塑料薄膜代替透明塑料薄膜，可提高蔬菜的光合作用速率
√
[解析] 植物不能直接利用农家肥中的有机物，农家肥中的有机物可
被微生物分解产生二氧化碳，可提高大棚中二氧化碳浓度，从而提
高农作物的产量，A错误；适当加大蔬菜的种植密度，可提高蔬菜的
产量，但种植蔬菜要合理密植，如果过密，植物叶片就会相互遮挡，
并且呼吸作用消耗的有机物提高，反而会使产量下降，B正确；阴雨
天光合作用较弱，要降低大棚温度，减少呼吸作用消耗的有机物才
有利于有机物的积累，C错误；光合色素主要吸收红光和蓝紫光，用
红色塑料薄膜代替无色塑料薄膜，只允许红光透过，反而会降低蔬
菜的光合作用速率，D错误。
5.下列关于影响光合速率因素的说法，错误的是( )
A.叶绿体内光合色素对不同波长光照的吸收有差异，故其在不同波
长光照下的光合速率有差异
B.在一定的光照强度范围内，随光照强度增加，在相同时间内光反
应产生的和 数量增多
C.在一定浓度范围内，浓度会影响 的合成
D.温度变化只影响暗反应阶段
√
[解析] 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，
因此，叶绿体内光合色素对不同波长光照的吸收具有选择性，故其
在不同波长光照下的光合速率有差异，A正确；在一定的光照强度范
围内，随光照强度增强，光反应逐渐增强，水的光解和 的合成
速率加快，则光反应产生的和 数量增多，B正确；在暗反
应阶段，与反应生成，因此的浓度会影响 的合成，C
正确；光反应和暗反应都有酶的参与，酶的活性与温度有关，因此
温度对光反应和暗反应都有影响，D错误。
6.在温室大棚中，不同 浓度和光照强度下蔬菜
净光合速率的变化趋势(呼吸速率稳定)如图所示。
下列相关叙述错误的是( )
A.获得该图的前提是温室内温度相同且适宜
B.点前限制光合作用速率的因素主要是 浓度
C.点时限制 曲线光合作用速率的因素主要是光照强度
D.用分别标记水和，可知氧气中的 全部来自水
√
[解析] 本实验中温度属于无关变量，应保持相同
且适宜，A正确； 点前，无论是哪种光照强度，
相同浓度条件下净光合速率相同，且随 浓
度的增大而增大，此时，限制光合作用速率的因素主要是 浓度，B
正确；曲线是高光强条件下净光合速率的变化， 点时，净光合速率已
达到最大，此时限制光合作用速率的因素可能主要是温度或色素含量、
酶的活性等，C错误；用分别标记水和，可以发现当用 标记
水时，产生的氧气中才含有 ，故可知光合作用光反应阶段产生的氧
气中的 来源于水，D正确。
7.科研人员为探究红光对植物色素含量的影响中B蛋白的作用，用B
蛋白缺失的突变体 和野生型植株作为实验材料，用不同强度的红光
处理，实验结果如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.该实验不能证明植物叶绿体中的色素只吸收红光
B.由图中实验结果可推断，B蛋白可能会导致光合速率增强
C.该实验的自变量是植株B蛋白的有无，因变量是光合色素的含量
D.B蛋白可能是一种酶，通过催化色素的合成从而影响色素的含量
[解析] 该实验只能证明植物叶绿体中的色素吸收红光，但无法证明
是否吸收其他波长的光，A正确；由图中实验结果可推断，B蛋白缺
失的突变体 光合色素含量低于野生型植株，故可推测B蛋白可能会
导致光合速率增强，B正确；该实验有两个自变量，一是红光光照强
度，二是B蛋白的有无，C错误；B蛋白可影响色素含量，推测B蛋白
可能是一种酶，通过催化色素的合成从而影响色素的含量，D正确。
√
8.［2024·黑龙江哈尔滨高一期末］红松(阳生)和人参(阴生)均为我国
北方地区的植物。如图为两种植物在温度、水分均适宜的条件下，
光合速率与呼吸速率的比值 随光照强度变化的曲线图，下列叙
述正确的是( )
A.光照强度为 时，每日光照12小时，一
昼夜后人参干重不变，红松干重减少
B.光照强度在点之后，限制红松 值
增大的主要外界因素是 浓度
C.光照强度为 时，红松和人参的净光合速率相等
D.若适当增加土壤中无机盐镁的含量，一段时间后B植物的 点可能左移
√
[解析] 阳生植物的光饱和点大于阴生植
物的，因此曲线A表示红松，曲线B表示
人参。光照强度为 时，对于人参B而言，
光合作用速率与呼吸速率的比值 为
1，白天12小时没有积累有机物，晚上进
行呼吸作用消耗有机物，一昼夜后干重减少，A错误。光照强度在
内，限制红松值增大的主要外界因素仍然是光照强度，在 点之后，
限制其值增大的主要外界因素才是浓度，B错误。光照强度为
时，红松与人参的 值相同，但无法
推测净光合速率的大小关系，C错误。对
于人参B而言， 点光合作用速率与呼吸
速率的比值 为1，对应的光照强度
为光补偿点；若适当增加土壤中无机盐
镁的含量，B植物合成的叶绿素可能增多，
达到光补偿点所需要的光照强度变小，
故一段时间后B植物的 点可能左移，D正确。
9.［2025·江苏南京高一月考］兴趣小组通过实验探究光照强度对洋
葱生长的影响，实验时设置5种光照强度的 红蓝光，对紫玉洋葱
和金冠洋葱进行相同时间的处理，图甲和图乙分别为紫玉洋葱和金
冠洋葱地上部分的质量。下列相关叙述正确的是( )
A.该实验的自变量是洋葱的品种
B.光照强度越大，金冠洋葱的产量一定越高
C.5种光照强度的红光与蓝光比例应保持一致
D.紫玉洋葱的最适光照强度为
[解析] 根据题意，该实验的自变量是洋葱的品种和光照强度，A错
误；在一定范围内，光照强度越大，金冠洋葱的地上部分产量越高，
B错误；除了实验的自变量和因变量以外，其他条件(无关变量)应保
持一致，5种光照强度的红光与蓝光比例应保持一致，C正确；由题
图可知，就地上部分而言，紫玉洋葱的最适光照强度在
之间，D错误。
√
10.［2024·湖北黄冈高一期末］光照
过强时，过剩的光能会对光反应阶段
的Ⅱ复合体( Ⅱ)造成损伤，使其活
性降低，并导致光合作用减弱。细胞
可通过非光化学淬灭减少过剩的光能对 Ⅱ的损伤，但不能修复
损伤的 Ⅱ。科研人员以拟南芥的野生型和突变体为材料进行了相关实
验 (实验中不同材料采用的光照强度相同且强光对二者的 Ⅱ均造成了损
伤)。下列有关分析错误的是( )
A.该实验的自变量为拟南芥种类和强
光的有无
B.强光照射下拟南芥突变体的 Ⅱ活
性比野生型 Ⅱ活性高
C.黑暗2前期的拟南芥可能短暂时间内仍能制造有机物
D.强光照射下突变体的暗反应强度低于野生型
√
[解析] 该实验的实验材料是野生型和
突变体拟南芥，研究两种拟南芥在黑
暗 强光照射 黑暗的处理下
强度相对值，所以该实验的自变量是
强光的有无和拟南芥种类，A正确；根据实验结果，强光照射下突变体
的强度相对值比野生型的强度相对值高，说明突变体 Ⅱ损伤
小、野生型Ⅱ损伤大，突变体的Ⅱ活性比野生型 Ⅱ活性高，B正确；
据图分析，黑暗2前期的突变体和野生型拟南芥的 相对值是逐渐减
小的，说明此时光合作用在减弱，但
仍能进行光合作用，制造有机物，
正确；强光照射下突变体 强度相
对值高于野生型，说明突变体的 Ⅱ
损伤比野生型小，突变体 Ⅱ活性高，光反应产物多，暗反应强度应
高于野生型，D错误。
11.以相同树龄的三个不同品种梨树为实验材料，研究在同等自然条
件下，喷施不同浓度尿素溶液对梨树某一特定生长期叶片光合速率
的影响，统计得到光合速率增长率如图所示。下列叙述正确的是
( )
A.梨树品种甲适合在氮元素相对丰富的地区栽种
B.适当增大光照强度可提高梨树叶片的光饱和点从而增大光合速率
C.梨树可利用尿素溶液中的氮元素合成脱氧核糖、酶等化合物
D.喷施 尿素溶液的条件下，叶片光合速率最小的是梨树品种丙
[解析] 由柱形图可知，梨树品种甲在喷施 尿素溶液条件下光合
速率增长率增加最多，故其更适合在氮元素相对丰富的地区栽种，A
正确；适当增大光照强度不能提高梨树叶片的光饱和点，B错误；脱
氧核糖不含氮元素，C错误；由题图可知，喷施 尿素溶液的条
件下，梨树品种丙叶片光合速率增长率增加最少，但其光合速率不
一定最小，D错误。
√
知识点三 化能合成作用
12.［2024·广西柳州高一期末］下列关于光合作用和化能合成作用的
叙述，正确的是( )
A.都以光能作为能源
B.这两类作用都是真核生物特有的方式
C.进行光合作用的生物属于自养生物，进行化能合成作用的生物属
于异养生物
D.都能将 和水合成有机物
√
[解析] 光合作用需要光能作为能源，化能合成作用不需要光能作为
能源，A错误；能进行光合作用的蓝细菌和能进行化能合成作用的硝
化细菌都为原核生物，B错误；进行光合作用和化能合成作用的生物
都属于自养生物，C错误；光合作用是利用光能将和 合成有
机物，化能合成作用是利用氧化还原反应过程中释放的化学能将
和 合成有机物，D正确。
13.［2024·内蒙古鄂尔多斯高一期末］某深海热液喷口处发现一种管
状蠕虫，其体内的硫细菌通过氧化获得能量，还原 ，并制造
糖类等有机物，能为管状蠕虫提供所需的物质和能量。下列叙述错
误的是( )
A.管状蠕虫和硫细菌体内的酶具有耐高温的特点
B.管状蠕虫和硫细菌生活在一起均属于自养生物
C.该环境下的生物所需的能量来自化学能
D.研究深海热泉生态系统，有助于了解生命的起源
√
[解析] 管状蠕虫和硫细菌共同生活于深海热液喷口处，为了适应周
围环境，体内的酶须具有耐高温的特点，A正确；硫细菌能为管状蠕
虫提供所需的物质和能量，因此管状蠕虫是异养生物，B错误；硫细
菌利用氧化 释放的化学能，管状蠕虫利用的是硫细菌合成的有机
物中的化学能，C正确；生命的起源是海洋，研究深海热泉生态系统，
有助于了解生命的起源，D正确。
14.(9分)［2024·甘肃兰州高一月考］ 图甲表示某绿色植物进行光合
作用的示意图(a~b代表反应过程， 代表物质)，图乙为某外界因
素对光合作用影响的曲线图。请分析回答下列问题。
(1)(2分)图甲中、 两个生理过程发生的场所是____________。若适
当提高 浓度，短时间内图甲中C的含量变化是______(填“下降”“
上升”或“不变”)。
叶绿体基质
下降
[解析] 是的固定，是 的还原，都是暗反应中的过程，都发
生在叶绿体基质。若适当提高浓度，短时间内， 的固定加
快，还原加快，的消耗加快，则
的含量会下降。
(2)(2分)图甲中物质D为________，D的积累量可代表光合作用强度。
除此外，下列哪些选项也能够代表光合作用强度？____。
A. 的释放量
B. 的量
C. 的量
D. 的吸收量
[解析] D是暗反应生成的物质，是 ，光合作用强度可用单位
时间内反应物的消耗量或产物的生成量来表示，光合作用的反应式
是，因此光合作用强度还可以用
的吸收量、的释放量来表示，故选 。
(3)(2分)经研究发现，该绿色植物夜晚虽然能吸收 ，却不能合成D，
原因是_____________________________________________________
_____。
没有光照，不能进行光反应，无法为暗反应提供和
[解析] 夜晚时，该绿色植物能吸收 ，却不能合成D(有机物)，是
因为暗反应需要光反应提供和 ，夜晚时缺乏光照，不能
生成和 。
(4)(1分)在电子显微镜下观察，可看到叶绿体内部有许多类囊体。因
其上分布有许多吸收光能的色素分子，故光合作用________阶段在
此进行。
光反应
[解析] 光合色素分布在类囊体膜上，吸收的光能可用于光合作用，
因此光合作用的光反应阶段在类囊体膜上进行。
(5)(2分)图乙中，如果代表土壤中的浓度，则 可通过影响
________的合成来影响光合速率；如果代表的浓度，则 主要
通过影响_________________的合成来影响光合速率。
叶绿素
(或三碳化合物)
[解析] 是构成叶绿素的必需元素，叶绿素吸收光能用于光反应；
如果代表的浓度，参与暗反应，和反应生成，则 主要
通过影响 的合成来影响光合速率。
15.(8分)［2024·福建莆田高一月考］ 我国是世界上种桑、养蚕和织
丝最早的国家，蚕桑文化是古丝绸之路文化的源泉和根基。如图是
桑叶光合作用过程的示意图，其中Ⅰ、Ⅱ表示光合作用过程的两个阶
段，①~④表示物质。据图回答下列问题。(［ ］中填序号，______
上填文字)
(1)(3分)图中Ⅰ 阶段,被分解为和氧,、电子与 结合，
形成［____］________，为图Ⅱ阶段__________提供能量和还原剂。
②
的还原
[解析] 叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和 ，氧直接以
氧分子的形式释放出去，与氧化型辅酶Ⅱ 结合，形成还
原型辅酶Ⅱ ，反应Ⅰ为光反应阶段，反应Ⅱ为暗反应阶段，
为暗反应阶段中 的还原提供能量和还原剂。
(2)(1分)在提取绿叶中的色素时，为了使研磨充分，可向研钵中放入
适量的__________。
二氧化硅
[解析] 在提取绿叶中的色素时，可向研钵中放入适量的二氧化硅，
使研磨更充分。
(3)(2分)将适宜光照下正常生长的绿色植物进行减弱光照强度处理，
单位时间内，其氧气的生成量将______(填“增加”“减少”或“不变”)，
Ⅱ中首先受影响的过程是__________。
减少
的还原
[解析] 减弱光照强度导致光反应减弱，因此短时间内其氧气的生成
量将减少；光反应减弱使和 减少，Ⅱ(暗反应)中首先受影
响的过程是 的还原过程。
(4)(2分)桑叶除了养蚕外，还可以加工成桑叶茶、提炼中成药和直接
食用等，利用大棚培育桑树苗可以推进桑树的规模化种植。提高大
棚内浓度可促进桑树苗的光合作用，请提出一种提高大棚内
浓度的措施:________________________________________________
____________(写出一种即可)。
可以适当通风，增加大棚内的空气流通，能提高大棚
内的浓度
[解析] 可以适当通风，增加大棚内的空气流通，能提高大棚内
的浓度；也可以施加农家肥，有利于提高土壤肥力，农家肥中的有
机物分解既可以释放热量又可以产生，提高棚内 的浓度。
【预习梳理】
一、1.糖类
2.产量
二、水 CO2 CO2 叶绿体 无机营养 酶活性 温度
三、CO2 气孔关闭
四、1.无机物 有机物
2.氨(NH3) CO2 和H2O
【预习检测】
(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)×
【任务活动】
任务一
2.(1)光合作用 (2)O2 (3)O2
3.(1)①光照强度 利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度
②光合作用强度 观察比较同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量 ③温度、CO2浓度、pH、大气压等 适宜且相同
(2)③黑暗 ④CO2 ⑤强、中、弱 ⑥同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量
4.(1)多 中 少
(2)一定范围内,随着光照强度的增强,光合作用强度也增强
5.(1)光合 (2)大的叶脉处叶肉细胞少,且不利于细胞间隙中气体的逸出
(3)有利于叶片细胞间气体的充分排出 (4)防止实验前叶片进行光合作用 (6)时间
反馈评价
例1 A 例2 B
任务二
[资料]
(1)不是。“探究·实践”中测得的光合作用强度是叶片实际光合作用强度与细胞呼吸强度的差值。 (2)= < > 细胞呼吸
反馈评价
例3 D 例4 C 例5 B
任务三
[资料]
(1)HNO3 化学能
(2)能量来源不同
反馈评价
例6 B
【练习册】
1.D 2.D 3.C 4.B 5.D 6.C 7.C 8.D 9.C 10.D 11.A 12.D 13.B
14.(1)叶绿体基质 下降 (2)(CH2O) AD
(3)没有光照,不能进行光反应,无法为暗反应提供NADPH和ATP
(4)光反应 (5)叶绿素 C3(或三碳化合物)
15.(1)② NADPH C3的还原 (2)二氧化硅
(3)减少 C3的还原
(4)可以适当通风,增加大棚内的空气流通,能提高大棚内CO2的浓度第4节 第3课时 光合作用原理的应用、化能合成作用
【预习梳理】
一、1.糖类
2.产量
二、水 CO2 CO2 叶绿体 无机营养 酶活性 温度
三、CO2 气孔关闭
四、1.无机物 有机物
2.氨(NH3) CO2 和H2O
【预习检测】
(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)×
[解析] (3)叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光,故光的波长也能影响光合作用。
(4)干旱条件下,植物为了减少水分的散失,会关闭气孔,导致CO2供应不足,所以干旱条件主要通过影响暗反应过程进而影响光合作用的进行。
(5)硝化细菌利用氨氧化成亚硝酸,亚硝酸氧化成硝酸过程中释放的能量合成自身所需的有机物。
(6)圆形小叶片浮起是叶片进行光合作用产生的氧气导致的。
【任务活动】
任务一
2.(1)光合作用
(2)O2
(3)O2
3.(1)①光照强度 利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度
②光合作用强度 观察比较同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量
③温度、CO2浓度、pH、大气压等 适宜且相同
(2)③黑暗 ④CO2 ⑤强、中、弱 ⑥同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量
4.(1)多 中 少
(2)一定范围内,随着光照强度的增强,光合作用强度也增强
5.(1)光合
(2)大的叶脉处叶肉细胞少,且不利于细胞间隙中气体的逸出
(3)有利于叶片细胞间气体的充分排出
(4)防止实验前叶片进行光合作用
(6)时间
反馈评价
例1 A [解析] 若将装置中富含CO2的清水换成NaOH溶液后,黑暗条件下呼吸作用释放出的CO2被NaOH溶液吸收,叶片不能上浮,无法测得呼吸速率,A错误;台灯与烧杯之间的距离越远,光照越弱,距离越近,光照越强,故可通过调整台灯与烧杯之间的距离来改变光照强度,B正确;由于光合作用会产生氧气,光照强度越强,释放到细胞间隙的氧气越多,单位时间内叶片上浮的数量越多,故相同时间内叶圆片上浮数量直接反映光合作用强度,C正确;此装置可以通过设置不同的CO2浓度,探究CO2浓度对光合作用强度的影响,D正确。
例2 B [解析] 光合作用释放的O2填充在细胞间隙,使叶片浮力增加,当浮力大于重力时,叶片上浮,A正确;叶圆片开始上浮所需的时间越长,说明光合作用产生氧气的速率越小,代表光合作用强度越小,B错误;不同叶龄菠菜内的光合色素含量不同,则吸收、转化光能的能力不同,因此光合作用强度也存在差异,C正确;该实验自变量为CO2浓度和菠菜叶龄,光照强度、温度属于无关变量,对实验结果也有影响,D正确。
任务二
[资料] (1)不是。“探究·实践”中测得的光合作用强度是叶片实际光合作用强度与细胞呼吸强度的差值。
(2)= < > 细胞呼吸
反馈评价
例3 D [解析] 题图纵坐标为CO2吸收速率,可表示净光合速率,CO2浓度大于0而小于a时,纵坐标为0,光合速率小于呼吸速率;CO2浓度为a时,光合速率等于呼吸速率,CO2浓度大于a时,光合速率大于呼吸速率,可见CO2浓度在a之前,甲已经开始进行光合作用,A错误;a点是二氧化碳补偿点,当增大光照强度,光合作用速率加强,a点将左移,B错误;在一定范围内,甲、乙植物光合作用强度随CO2浓度的增大而不断增强,当CO2浓度达到饱和时,则甲、乙植物光合作用强度不再随CO2浓度的增加而增加,C错误;甲、乙同置于一个透明密闭钟罩内,在适宜光照下,钟罩内CO2浓度下降,分析曲线可知,乙更能适应较低CO2浓度的环境,故与乙相比,甲植株的生长最先受到影响,D正确。
例4 C [解析] 当其他条件一定且温度低于最适温度时,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,高于最适温度时,光合速率随着温度的继续升高而减小,A错误;温度低于最适温度,酶活性随着温度升高而升高,而高于最适温度,酶活性随着温度升高而降低,因此无法判断T1与T2的大小关系,也可能是T1例5 B [解析] 过度密植会导致光能不能充分利用,CO2的吸收量减少,题图中的bd段长度变小,A正确;分析题图中曲线abc可知,8时玉米植株不同高度CO2的吸收量不同,接受的光照强度也不同,故植株不同高度的光反应强度不同,但并不是距地面高度越高光反应强度越大,B错误;增施适量的有机肥,由于微生物进行分解作用释放出二氧化碳,二氧化碳浓度增加,c点会右移,C正确;二氧化碳是暗反应的原料,农业生产上要使田间通风良好,以保证一定的二氧化碳浓度,从而提高光合作用效率,D正确。
任务三
[资料] (1)HNO3 化学能
(2)能量来源不同
反馈评价
例6 B [解析] 进行化能合成作用的细菌能利用无机物氧化时所释放的化学能合成有机物,故都属于自养生物,A错误,B正确;硝化细菌将CO2和H2O合成糖类所需的能量来自于氨氧化成亚硝酸以及亚硝酸氧化成硝酸时释放出的化学能,C错误;化能合成作用是将无机物氧化时释放的能量转化为有机物中的化学能并储存起来,D错误。第4节 第3课时 光合作用原理的应用、化能合成作用
1.D [解析] 环境温度属于无关变量,能影响酶的活性,所以对实验结果有影响,A错误;由表可知,相同光照强度下,绿叶光合作用强度高于黄叶,产生的氧气多,叶圆片上浮的数量多,B错误;黄叶叶圆片上浮数量与色素含量、光照强度等因素有关,C错误;该实验可证明光合作用的强度受内(光合色素含量)外(光照强度)因素的影响,D正确。
2.D [解析] 由题图可知,在ab段,随着NaHCO3溶液浓度的增加,光合作用速率逐渐增强,释放的氧气量增多,叶圆片上浮至液面所用的平均时间减少,A正确;据题图分析,在bc段单独增加NaHCO3溶液浓度,叶圆片上浮至液面所用的平均时间基本不变,说明已经达到CO2饱和点,此时限制光合速率的因素不再是CO2浓度,单独增加光照或温度,都可能提高光合速率,从而缩短叶圆片上浮至液面的时间,B正确;在c点以后,因NaHCO3溶液浓度过高,使叶肉细胞失水而导致代谢水平下降,产生氧气量减少,叶圆片上浮至液面所用的平均时间增加,C正确;配制的NaHCO3溶液中不含氧气,但随着光合作用的进行,释放氧气,所以整个实验过程中叶圆片能进行有氧呼吸,D错误。
3.C [解析] 绿色植物进行光合作用时需要多种无机盐,保证必需无机盐供应,可以提高光合作用强度,A错误;阴天时蔬菜大棚内用人工光源补光,可提高光照强度,从而提高光合作用强度,B错误;小麦和玉米的轮作可以能提高光能利用率,增加农作物收获产量,但无法提高光合作用强度,C正确;微生物分解农家肥料可为农作物提供无机盐和CO2,可提高农作物光合作用强度,D错误。
4.B [解析] 植物不能直接利用农家肥中的有机物,农家肥中的有机物可被微生物分解产生二氧化碳,可提高大棚中二氧化碳浓度,从而提高农作物的产量,A错误;适当加大蔬菜的种植密度,可提高蔬菜的产量,但种植蔬菜要合理密植,如果过密,植物叶片就会相互遮挡,并且呼吸作用消耗的有机物提高,反而会使产量下降,B正确;阴雨天光合作用较弱,要降低大棚温度,减少呼吸作用消耗的有机物才有利于有机物的积累,C错误;光合色素主要吸收红光和蓝紫光,用红色塑料薄膜代替无色塑料薄膜,只允许红光透过,反而会降低蔬菜的光合作用速率,D错误。
5.D [解析] 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,因此,叶绿体内光合色素对不同波长光照的吸收具有选择性,故其在不同波长光照下的光合速率有差异,A正确;在一定的光照强度范围内,随光照强度增强,光反应逐渐增强,水的光解和ATP的合成速率加快,则光反应产生的ATP和NADPH数量增多,B正确;在暗反应阶段,CO2与C5反应生成C3,因此CO2的浓度会影响C3的合成,C正确;光反应和暗反应都有酶的参与,酶的活性与温度有关,因此温度对光反应和暗反应都有影响,D错误。
6.C [解析] 本实验中温度属于无关变量,应保持相同且适宜,A正确;P点前,无论是哪种光照强度,相同CO2浓度条件下净光合速率相同,且随CO2浓度的增大而增大,此时,限制光合作用速率的因素主要是CO2浓度,B正确;a曲线是高光强条件下净光合速率的变化,Q点时,净光合速率已达到最大,此时限制光合作用速率的因素可能主要是温度或色素含量﹑酶的活性等,C错误;用18O分别标记水和CO2,可以发现当用18O标记水时,产生的氧气中才含有18O,故可知光合作用光反应阶段产生的氧气中的O来源于水,D正确。
7.C [解析] 该实验只能证明植物叶绿体中的色素吸收红光,但无法证明是否吸收其他波长的光,A正确;由图中实验结果可推断,B蛋白缺失的突变体b光合色素含量低于野生型植株,故可推测B蛋白可能会导致光合速率增强,B正确;该实验有两个自变量,一是红光光照强度,二是B蛋白的有无,C错误;B蛋白可影响色素含量,推测B蛋白可能是一种酶,通过催化色素的合成从而影响色素的含量,D正确。
8.D [解析] 阳生植物的光饱和点大于阴生植物的,因此曲线A表示红松,曲线B表示人参。光照强度为a时,对于人参(B)而言,光合作用速率与呼吸速率的比值(P/R)为1,白天12小时没有积累有机物,晚上进行呼吸作用消耗有机物,一昼夜后干重减少,A错误。光照强度在b~d内,限制红松(A)P/R 值增大的主要外界因素仍然是光照强度,在d点之后,限制其P/R 值增大的主要外界因素才是 CO2浓度,B错误。光照强度为c时,红松与人参的 P/R值相同,但无法推测净光合速率的大小关系,C错误。对于人参(B)而言,a点光合作用速率与呼吸速率的比值(P/R)为1,对应的光照强度为光补偿点;若适当增加土壤中无机盐镁的含量,B植物合成的叶绿素可能增多,达到光补偿点所需要的光照强度变小,故一段时间后B植物的a点可能左移,D正确。
9.C [解析] 根据题意,该实验的自变量是洋葱的品种和光照强度,A错误;在一定范围内,光照强度越大,金冠洋葱的地上部分产量越高,B错误;除了实验的自变量和因变量以外,其他条件(无关变量)应保持一致,5种光照强度的红光与蓝光比例应保持一致,C正确;由题图可知,就地上部分而言,紫玉洋葱的最适光照强度在200~400 μmol/ (m2·s)之间,D错误。
10.D [解析] 该实验的实验材料是野生型和突变体拟南芥,研究两种拟南芥在黑暗→强光照射→黑暗的处理下NPQ强度相对值,所以该实验的自变量是强光的有无和拟南芥种类,A正确;根据实验结果,强光照射下突变体的NPQ强度相对值比野生型的NPQ强度相对值高,说明突变体PSⅡ损伤小、野生型PSⅡ损伤大,突变体的PSⅡ活性比野生型PSⅡ活性高,B正确;据图分析,黑暗2前期的突变体和野生型拟南芥的NPQ相对值是逐渐减小的,说明此时光合作用在减弱,但仍能进行光合作用,制造有机物, C正确;强光照射下突变体NPQ强度相对值高于野生型,说明突变体的PSⅡ损伤比野生型小,突变体PSⅡ活性高,光反应产物多,暗反应强度应高于野生型,D错误。
11.A [解析] 由柱形图可知,梨树品种甲在喷施1.0%尿素溶液条件下光合速率增长率增加最多,故其更适合在氮元素相对丰富的地区栽种,A正确;适当增大光照强度不能提高梨树叶片的光饱和点,B错误;脱氧核糖不含氮元素,C错误;由题图可知,喷施1.0%尿素溶液的条件下,梨树品种丙叶片光合速率增长率增加最少,但其光合速率不一定最小,D错误。
12.D [解析] 光合作用需要光能作为能源,化能合成作用不需要光能作为能源,A错误;能进行光合作用的蓝细菌和能进行化能合成作用的硝化细菌都为原核生物,B错误;进行光合作用和化能合成作用的生物都属于自养生物,C错误;光合作用是利用光能将CO2和H2O合成有机物,化能合成作用是利用氧化还原反应过程中释放的化学能将CO2和H2O合成有机物,D正确。
13.B [解析] 管状蠕虫和硫细菌共同生活于深海热液喷口处,为了适应周围环境,体内的酶须具有耐高温的特点,A正确;硫细菌能为管状蠕虫提供所需的物质和能量,因此管状蠕虫是异养生物,B错误;硫细菌利用氧化H2S释放的化学能,管状蠕虫利用的是硫细菌合成的有机物中的化学能,C正确;生命的起源是海洋,研究深海热泉生态系统,有助于了解生命的起源,D正确。
14.(1)叶绿体基质 下降
(2)(CH2O) AD
(3)没有光照,不能进行光反应,无法为暗反应提供NADPH和ATP
(4)光反应
(5)叶绿素 C3(或三碳化合物)
[解析] (1)a是CO2的固定,b是C3的还原,都是暗反应中的过程,都发生在叶绿体基质。若适当提高CO2浓度,短时间内,CO2的固定加快,C(NADPH)还原C3加快,C(NADPH)的消耗加快,则C(NADPH)的含量会下降。(2)D是暗反应生成的物质,是(CH2O),光合作用强度可用单位时间内反应物的消耗量或产物的生成量来表示,光合作用的反应式是CO2+H2O(CH2O)+O2,因此光合作用强度还可以用CO2的吸收量、O2的释放量来表示,故选AD。(3)夜晚时,该绿色植物能吸收CO2,却不能合成D(有机物),是因为暗反应需要光反应提供NADPH和ATP,夜晚时缺乏光照,不能生成ATP和NADPH。(4)光合色素分布在类囊体膜上,吸收的光能可用于光合作用,因此光合作用的光反应阶段在类囊体膜上进行。(5)Mg2+是构成叶绿素的必需元素,叶绿素吸收光能用于光反应;如果X代表CO2的浓度,CO2参与暗反应,和C5反应生成C3,则X主要通过影响C3的合成来影响光合速率。
15.(1)② NADPH C3的还原
(2)二氧化硅
(3)减少 C3的还原
(4)可以适当通风,增加大棚内的空气流通,能提高大棚内CO2的浓度
[解析] (1)叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+,氧直接以氧分子的形式释放出去,H+与氧化型辅酶Ⅱ(NADP+)结合,形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH),反应Ⅰ为光反应阶段,反应Ⅱ为暗反应阶段,NADPH为暗反应阶段中C3的还原提供能量和还原剂。(2)在提取绿叶中的色素时,可向研钵中放入适量的二氧化硅,使研磨更充分。(3)减弱光照强度导致光反应减弱,因此短时间内其氧气的生成量将减少;光反应减弱使ATP和NADPH减少,Ⅱ(暗反应)中首先受影响的过程是C3的还原过程。(4)可以适当通风,增加大棚内的空气流通,能提高大棚内CO2的浓度;也可以施加农家肥,有利于提高土壤肥力,农家肥中的有机物分解既可以释放热量又可以产生CO2,提高棚内CO2的浓度。第4节 第3课时 光合作用原理的应用、化能合成作用
一、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 的数量。
2.意义:直接关系农作物的 。
3.常用表示方法:单位时间内光合作用消耗的CO2量或产生的O2量。
二、影响光合作用强度的因素
因素 举例
原料 方面 、 环境中CO2浓度、叶片气孔开闭情况,都会影响 的供应量
场所 方面 影响 的形成和结构的因素 、病虫害
反应 条件 方面 影响 的因素
三、光合作用原理的应用
实例 原理
间作套种 不同植物对光照的需求不同
冬季大棚温度白天适 当提高,晚上适当降低 白天提高温度,促进光合作用;夜间降温,抑制呼吸作用
“正其行、通其风” 增大 浓度,有利于光合作用的进行
合理灌溉 避免缺少水导致 ,CO2供应不足
四、化能合成作用
1.概念:利用体外环境中的某些 氧化时所释放的能量来制造 。
2.实例:硝化细菌能利用 氧化时释放的化学能将 合成为糖类,供自身利用。
(1)光合作用强度的影响因素有CO2浓度、温度、光照强度等外界因素。 ( )
(2)光照强度主要影响光反应,进而影响暗反应。 ( )
(3)光照强度影响光合作用但光的波长不影响。 ( )
(4)植物处在干旱环境中,光合作用不能正常进行的主要原因是光反应中水的光解受阻。 ( )
(5)硝化细菌能以亚硝酸和硝酸作为自身的组成物质。 ( )
(6)探究环境因素对光合作用强度的影响实验中,圆形小叶片浮起是叶片进行呼吸作用产生的二氧化碳导致的。 ( )
任务一 探究·实践——探究环境因素对光合作用强度的影响
1.实验目的
探究光照强度对光合作用强度的影响。
2.实验原理
(1)在光照下,绿色植物通过 产生O2。
(2)若叶片中的气体逸出,细胞间隙充满了水,叶片就会沉到水底;若光合作用产生的 充斥在叶片的细胞间隙中,叶片会从水底浮起。
(3)光照强度不同,则光合作用产生 的速率不同,叶片上浮的时间也不同。
3.实验设计
(1)实验分析
①本实验中,自变量是 ,控制自变量的方法是 。
②本实验中,因变量是 ,检测因变量的方法是 。
③列举本实验的无关变量: 。在控制无关变量时,需要保证 。
说明:本实验为对比实验,不需要另外设置对照组。
(2)实验步骤
①取材:取生长旺盛的绿叶,用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片(避开大的叶脉)。
②排气:将圆形小叶片置于注射器内。注射器内吸入清水,待排出注射器内残留的空气后,用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢地拉动活塞,使圆形小叶片内的气体逸出。这一步骤可能需要重复2~3次。
③沉水备用:将处理过的圆形小叶片放入 处盛有清水的烧杯中待用,叶片因细胞间隙充满了水,所以全都沉到水底。
④分组:取3只小烧杯,分别倒入富含 的清水。
⑤光照:向3只小烧杯中分别放入10片圆形小叶片,然后分别置于 三种光照下。
⑥观察并记录:观察并记录 。
4.分析结果,得出结论
(1)实验结果:
烧杯 圆形 小叶片 加富含二氧 化碳的清水 光照 强度 叶片浮起数量 (多/中/少)
甲 10片 20mL 强
乙 10片 20mL 中
丙 10片 20mL 弱
(2)结论:
。
5.注意事项
(1)选材要求:叶片必须生长旺盛、新鲜,因为生长旺盛、新鲜的叶片 作用旺盛。
(2)打孔时注意避开大的叶脉,这是因为 。
(3)排出注射器内残留的空气时,可重复拉动活塞几次,目的是 。
(4)实验前处理好的叶片必须放置在黑暗处,目的是 ,干扰实验结果。
(5)清水中应富含二氧化碳(可事先用吹气的方法补充CO2,也可以用质量分数为1%~2%的NaHCO3溶液来提供CO2),以保证叶片光合作用所需二氧化碳的供应。
(6)在同一时间对三只小烧杯进行观察,以排除
因素对实验结果的影响。
例1[2024·重庆南开中学高一期末]如图所示装置可用来探究光照强度对光合作用强度的影响。根据该图的材料及设置,分析下列说法错误的是 ( )
A.若将装置中富含CO2的清水换成NaOH溶液,黑暗中可测出圆叶的呼吸强度
B.可通过调整台灯与烧杯之间的距离来改变光照强度
C.可根据相同时间内叶圆片上浮数量来判断光合作用强度
D.此装置也可以用于探究CO2浓度对光合作用强度的影响
例2某兴趣小组探究CO2浓度对不同叶龄的菠菜叶光合作用的影响,结果如下表,下列分析不合理的是 ( )
NaHCO3浓度 叶圆片开始上浮时间/min
幼叶 成熟叶
0 * *
1% 21 15
2% 14 8
3% 11 6
4% 10 5
注:表中“*”表示未见上浮。
A.光合作用释放的O2填充细胞间隙,当浮力大于重力时,叶片上浮
B.叶圆片开始上浮所需的时间越长,代表光合作用强度越大
C.不同叶龄菠菜叶光合作用强度的差异与光合色素含量有关
D.光照强度、温度属于无关变量,对实验结果也有影响
任务二 影响光合作用的因素及应用
【资料】如图所示为较强光照射下,叶肉细胞中部分结构模式图以及细胞中O2释放量和CO2吸收量的情况。
(1)教材105页“探究·实践”中测得的光合作用强度是否为叶片的实际光合作用强度 试结合上述资料分析原因。
(2)结合下列细胞中O2释放量和CO2吸收量的情况,分析不同情况下,细胞呼吸速率与光合速率的关系。
甲:光合速率 (填“>”“=”或“<”)细胞呼吸速率;
乙:光合速率 (填“>”“=”或“<”)细胞呼吸速率;
丙:光合速率 (填“>”“=”或“<”)细胞呼吸速率;
丁:只进行 。
影响光合作用的因素及应用
1.光照对光合作用的影响
(1)一般情况下,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)光照强度与某植物CO2吸收量、释放量的关系模型图
影响的原理:光照强度影响光反应阶段ATP及NADPH的产生,进而影响暗反应。
曲线分析:
①光照强度在A~B范围内,随光照强度的增强,光合作用强度也增强。
②光补偿点(A点):光照强度为A时,植物光合作用所固定的CO2量与细胞呼吸所释放的CO2量达到平衡。
③光饱和点(B点):光照强度达到B时,光合作用强度达到最大,且B点之后光合作用强度不再随光照强度的增强而增大。此时主要的限制因素是CO2浓度或温度。
(4)应用:温室大棚适当提高光照强度可以提高光合作用强度。
2.CO2浓度与光合作用强度的关系模型图
(1)影响的原理:影响暗反应阶段,制约C3的生成。
(2)曲线分析
①CO2补偿点:光合速率等于呼吸速率时对应的CO2浓度,即图甲的A点。
②CO2浓度在图甲的O~C及图乙的O~A'范围内,植物不能利用较低浓度的CO2进行光合作用。
③CO2浓度在图甲的C~B及图乙的A'~B'范围内,植物光合作用强度随CO2浓度的增加而增强。
④CO2饱和点:光合速率最大时所对应的最小CO2浓度,即图甲的B点和图乙的B'点。
(3)应用:
①大棚中增加空气流通,以增加CO2浓度,如“正其行,通其风”。
②温室中可增施有机肥,以增大CO2浓度。
3.温度与光合作用强度的关系模型图
(1)影响的原理:通过影响酶活性进而影响光合作用强度。
(2)曲线分析
在一定范围内随温度的升高,光合作用强度增强;温度过高时会影响酶的活性,使光合作用强度减弱。
(3)应用:温室中,白天适当升高温度以促进光合作用,夜间适当降低温度以减弱呼吸作用,保证植物有机物的积累。
4.矿质元素与光合作用强度的关系模型图
(1)影响的原理:Mg是叶绿素的组成元素;Fe是合成叶绿素所需酶的组成元素,影响叶绿素的合成;N是光合酶的组成元素;P是ATP分子的组成元素等。
(2)曲线分析
一定浓度范围内,矿质元素增多,可提高光合作用强度;但当超过一定浓度后,则会因土壤溶液浓度过高导致植物萎蔫,从而使光合作用强度下降。
(3)应用
①合理施肥促进叶面积增大,提高光合酶合成速率,加快光合作用速率。
②施用有机肥,有机肥被微生物分解后既可给植物提供更多的CO2又可提供各种矿质元素。
5.多变量坐标图分析
①P点时,限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,一定范围内随该因子的不断加强,光合速率不断提高。
②Q点时,横坐标所表示的因子不再是限制光合速率的因子,要想提高光合速率,可适当提高图示的其他因子。
6.内部因素及图形分析
(1)植物自身的遗传特性,如植物品种不同,以阴生植物、阳生植物为例
(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
(3)植物叶面积指数(单位土地面积上植物叶片的总面积占土地面积的倍数)
例3[2024·江苏无锡高一月考]下图曲线表示在适宜温度、水分和一定的光照强度下,甲、乙两种植物的CO2吸收速率与CO2浓度的关系。下列说法正确的是 ( )
A.CO2浓度为a时,甲植物开始进行光合作用
B.适当增大光照强度,a点将向右移动
C.甲、乙光合作用强度随CO2浓度的增大而不断增强
D.甲、乙同置于一个透明密闭钟罩内,在适宜光照下,甲植株的生长最先受到影响
例4外界环境因素对光合速率的影响如图所示,下列相关叙述正确的是 ( )
A.光合速率随叶片温度升高而升高
B.因为T1>T2,A点的酶活性大于B点,所以A点光合速率大于B点
C.Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ曲线在C点的光合速率相同的原因是光照强度较弱
D.突然将C点光照强度变为D点光照强度,则短时间内叶绿体内C3的含量上升
例5科研人员在不同时刻对合理密植的玉米田中不同高度的CO2浓度分别进行测量,结果如图所示。下列分析错误的是 ( )
A.过度密植会导致图中的bd段长度变小
B.8时距地面高度越高光反应强度越大
C.在玉米田中增施适量的有机肥,图中c点会右移
D.农业生产上要使田间通风良好,以提高光合作用效率
任务三 化能合成作用
【资料】阅读教材P106相关内容。
(1)完善硝化细菌进行化能合成作用的图解。
(2)化能合成作用与光合作用最主要的区别是 。
新陈代谢类型
类型
例6自然界中少数种类的细菌能利用体外环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物,这种制造有机物的方式叫作化能合成作用。下列有关说法正确的是 ( )
A.和植物一样,这些细菌能利用光能合成有机物
B.能进行化能合成作用的生物都属于自养生物
C.硝化细菌能利用还原亚硝酸和硝酸时释放的能量合成糖类
D.化能合成作用过程中只有能量释放,没有能量储存第4节 第3课时 光合作用原理的应用、化能合成作用
[1~13题,每题2分,共26分]
知识点一 探究·实践——探究环境因素对光合作用强度的影响
1.[2024·湖北十堰高一月考] 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的影响,结果如下表。下列推测合理的是 ( )
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.相同光照强度下,绿叶光合作用强度低于黄叶
C.黄叶叶圆片上浮的数量仅与色素的含量有关
D.该实验可证明光合作用的强度受内外因素的影响
2.图甲为研究光合作用的实验装置。用打孔器在某植物的叶片上打出多个叶圆片,再用气泵抽出气体直至叶片沉入水底,然后将等量的叶圆片转至不同浓度的NaHCO3溶液中,给予一定的光照,测量每个培养皿中叶圆片上浮至液面所用的平均时间(见图乙),以研究光合作用速率与NaHCO3溶液浓度的关系。有关分析不正确的是 ( )
A.在ab段,随着NaHCO3溶液浓度的增加,光合作用速率逐渐增加
B.在bc段,单独增加光照或温度,都可能缩短叶圆片上浮至液面的时间
C.在c点以后,因NaHCO3溶液浓度过高,叶肉细胞失水而使代谢水平下降
D.因为配制的NaHCO3溶液中不含氧气,所以整个实验过程中叶圆片只能进行无氧呼吸
知识点二 影响光合作用的因素及应用
3.农业生产上许多增加农作物产量的措施,是为了提高光合作用的强度。下列措施中,不能提高光合作用强度的是 ( )
A.保证必需无机盐供应,利于光合作用进行
B.阴天时在蔬菜大棚内使用人工光源补光
C.小麦和玉米的轮作增加农作物收获产量
D.增施农家肥料可以增加温室中CO2含量
4.[2024·安徽合肥高一期末] 利用大棚种植蔬菜,可人为控制温度、水分和光照等条件,调整蔬菜的生长季节并提高产量。与大棚种植蔬菜相关的措施及分析中,正确的是 ( )
A.施用农家肥,可为蔬菜的光合作用提供有机物
B.适当加大蔬菜的种植密度,可提高蔬菜的产量
C.阴雨天适当提高大棚内温度,可明显增加有机物的积累量
D.用红色塑料薄膜代替透明塑料薄膜,可提高蔬菜的光合作用速率
5.下列关于影响光合速率因素的说法,错误的是 ( )
A.叶绿体内光合色素对不同波长光照的吸收有差异,故其在不同波长光照下的光合速率有差异
B.在一定的光照强度范围内,随光照强度增加,在相同时间内光反应产生的ATP和NADPH数量增多
C.在一定CO2浓度范围内,CO2浓度会影响C3的合成
D.温度变化只影响暗反应阶段
6.在温室大棚中,不同CO2浓度和光照强度下蔬菜净光合速率的变化趋势(呼吸速率稳定)如图所示。下列相关叙述错误的是 ( )
A.获得该图的前提是温室内温度相同且适宜
B.P点前限制光合作用速率的因素主要是CO2浓度
C.Q点时限制a曲线光合作用速率的因素主要是光照强度
D.用18O分别标记水和CO2,可知氧气中的O全部来自水
7.科研人员为探究红光对植物色素含量的影响中B蛋白的作用,用B蛋白缺失的突变体b和野生型植株作为实验材料,用不同强度的红光处理,实验结果如图所示。下列相关叙述错误的是 ( )
A.该实验不能证明植物叶绿体中的色素只吸收红光
B.由图中实验结果可推断,B蛋白可能会导致光合速率增强
C.该实验的自变量是植株B蛋白的有无,因变量是光合色素的含量
D.B蛋白可能是一种酶,通过催化色素的合成从而影响色素的含量
8.[2024·黑龙江哈尔滨高一期末] 红松(阳生)和人参(阴生)均为我国北方地区的植物。如图为两种植物在温度、水分均适宜的条件下,光合速率与呼吸速率的比值(P/R)随光照强度变化的曲线图,下列叙述正确的是 ( )
A.光照强度为a时,每日光照12小时,一昼夜后人参干重不变,红松干重减少
B.光照强度在b点之后,限制红松P/R值增大的主要外界因素是CO2浓度
C.光照强度为c时,红松和人参的净光合速率相等
D.若适当增加土壤中无机盐镁的含量,一段时间后B植物的a点可能左移
9.[2025·江苏南京高一月考] 兴趣小组通过实验探究光照强度对洋葱生长的影响,实验时设置5种光照强度的LED红蓝光,对紫玉洋葱和金冠洋葱进行相同时间的处理,图甲和图乙分别为紫玉洋葱和金冠洋葱地上部分的质量。下列相关叙述正确的是( )
A.该实验的自变量是洋葱的品种
B.光照强度越大,金冠洋葱的产量一定越高
C.5种光照强度的红光与蓝光比例应保持一致
D.紫玉洋葱的最适光照强度为500 μmol·m-2·s-1
10.[2024·湖北黄冈高一期末] 光照过强时,过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体(PSⅡ)造成损伤,使其活性降低,并导致光合作用减弱。细胞可通过非光化学淬灭(NPQ)减少过剩的光能对PSⅡ的损伤,但不能修复损伤的PSⅡ。科研人员以拟南芥的野生型和突变体为材料进行了相关实验(实验中不同材料采用的光照强度相同且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤)。下列有关分析错误的是 ( )
A.该实验的自变量为拟南芥种类和强光的有无
B.强光照射下拟南芥突变体的PSⅡ活性比野生型PSⅡ活性高
C.黑暗2前期的拟南芥可能短暂时间内仍能制造有机物
D.强光照射下突变体的暗反应强度低于野生型
11.以相同树龄的三个不同品种梨树为实验材料,研究在同等自然条件下,喷施不同浓度尿素溶液对梨树某一特定生长期叶片光合速率的影响,统计得到光合速率增长率如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.梨树品种甲适合在氮元素相对丰富的地区栽种
B.适当增大光照强度可提高梨树叶片的光饱和点从而增大光合速率
C.梨树可利用尿素溶液中的氮元素合成脱氧核糖、酶等化合物
D.喷施1.0%尿素溶液的条件下,叶片光合速率最小的是梨树品种丙
知识点三 化能合成作用
12.[2024·广西柳州高一期末] 下列关于光合作用和化能合成作用的叙述,正确的是 ( )
A.都以光能作为能源
B.这两类作用都是真核生物特有的方式
C.进行光合作用的生物属于自养生物,进行化能合成作用的生物属于异养生物
D.都能将CO2和水合成有机物
13.[2024·内蒙古鄂尔多斯高一期末] 某深海热液喷口处发现一种管状蠕虫,其体内的硫细菌通过氧化H2S获得能量,还原CO2,并制造糖类等有机物,能为管状蠕虫提供所需的物质和能量。下列叙述错误的是 ( )
A.管状蠕虫和硫细菌体内的酶具有耐高温的特点
B.管状蠕虫和硫细菌生活在一起均属于自养生物
C.该环境下的生物所需的能量来自化学能
D.研究深海热泉生态系统,有助于了解生命的起源
14.(9分)[2024·甘肃兰州高一月考] 图甲表示某绿色植物进行光合作用的示意图(a~b代表反应过程,A~D代表物质),图乙为某外界因素对光合作用影响的曲线图。请分析回答下列问题。
(1)(2分)图甲中a、b两个生理过程发生的场所是 。若适当提高CO2浓度,短时间内图甲中C的含量变化是 (填“下降”“上升”或“不变”)。
(2)(2分)图甲中物质D为 ,D的积累量可代表光合作用强度。除此外,下列哪些选项也能够代表光合作用强度 。
A.O2的释放量
B.C3的量
C.C5的量
D.CO2的吸收量
(3)(2分)经研究发现,该绿色植物夜晚虽然能吸收CO2,却不能合成D,原因是 。
(4)(1分)在电子显微镜下观察,可看到叶绿体内部有许多类囊体。因其上分布有许多吸收光能的色素分子,故光合作用 阶段在此进行。
(5)(2分)图乙中,如果X代表土壤中Mg2+的浓度,则X可通过影响 的合成来影响光合速率;如果X代表CO2的浓度,则X主要通过影响 的合成来影响光合速率。
15.(8分)[2024·福建莆田高一月考] 我国是世界上种桑、养蚕和织丝最早的国家,蚕桑文化是古丝绸之路文化的源泉和根基。如图是桑叶光合作用过程的示意图,其中Ⅰ、Ⅱ表示光合作用过程的两个阶段,①~④表示物质。据图回答下列问题。([ ]中填序号, 上填文字)
(1)(3分)图中Ⅰ 阶段,H2O被分解为H+和氧,H+、电子与NADP+结合,形成[ ] ,为图Ⅱ阶段 提供能量和还原剂。
(2)(1分)在提取绿叶中的色素时,为了使研磨充分,可向研钵中放入适量的 。
(3)(2分)将适宜光照下正常生长的绿色植物进行减弱光照强度处理,单位时间内,其氧气的生成量将 (填“增加”“减少”或“不变”),Ⅱ中首先受影响的过程是 。
(4)(2分)桑叶除了养蚕外,还可以加工成桑叶茶、提炼中成药和直接食用等,利用大棚培育桑树苗可以推进桑树的规模化种植。提高大棚内 CO2浓度可促进桑树苗的光合作用,请提出一种提高大棚内CO2浓度的措施: (写出一种即可)。
