通用版高考生物学一轮复习专题练1　光合作用、细胞呼吸的联系与综合运用(含解析）

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通用版高考生物学一轮复习
专题练1　光合作用、细胞呼吸的联系与综合运用
一、单项选择题
1.请根据下图分析,下列有关植物进行光合作用和细胞呼吸的叙述正确的是(　　)
A.植物长时间处于黑暗中时,②③④⑥过程都会发生
B.晴朗夏天的中午,③④将减弱,净光合作用速率降低
C.晴朗夏天的上午10时左右,北方植物的叶肉细胞中①多于⑥
D.进行②和③时,物质从产生部位到利用部位都将穿过8层膜
2.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。下列叙述错误的是(　　)
A.甲、乙两种植物中,乙植物更适合在林下种植
B.当种植密度过大时,甲植物净光合速率下降幅度较乙大
C.当光照强度为b时,甲植物总光合速率与乙植物总光合速率相等
D.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甲
3.研究人员在某块棉花田间作其他粮食作物并进行研究,以期缓解“棉粮争地”矛盾,部分实验结果如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)
A.与棉花间作可以提高玉米的产量,而甘薯的产量则降低
B.玉米单作的最大净光合速率小于甘薯单作的最大净光合速率
C.13:00左右甘薯光合速率减弱的原因可能是CO2供应不足
D.14:00~18:00时植物光合速率不断下降,其主要原因是光照减弱
4.(2024山东济宁三模)为研究某种植物光合速率和呼吸速率对生长发育的影响,研究者做了以下实验,将长势相同的该植物幼苗均分成7组,分别置于不同温度下,先暗处理1 h,再光照1 h,其他条件相同且适宜,测其干重变化,结果如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.光照下26 ℃和32 ℃时该植物的净光合速率相等
B.若光照强度突然增加,短时间内叶绿体基质中C3的含量将会减少
C.30 ℃条件下,一昼夜光照时间超过8 h,该植物幼苗才能生长
D.温度达到34 ℃时,该植物幼苗在光照条件下不能进行光合作用
二、不定项选择题
5.8月下旬,在某校园内,甲、乙两株不同种植物CO2吸收速率的变化如图。若按一昼夜进行统计,则下列说法错误的是(　　)
A.A点之前,甲植株均同时进行光合作用和细胞呼吸
B.E点时,乙植株有机物积累量达到最高
C.曲线BC段和DE段下降的原因相同
D.BD段,观测到甲植株气孔保持关闭,可推测其拥有更为高效的光合系统
6.在光照恒定、温度最适条件下,某研究小组用图1的实验装置测量一小时内密闭容器中CO2的变化量,绘成曲线如图2所示。下列叙述错误的是(　　)
图1
图2
A.AB段,叶绿体中ATP从基质向类囊体膜运输
B.该绿色植物前30分钟真正光合速率平均为64 ppm CO2/min
C.适当提高温度进行实验,该植物光合作用的光饱和点将增大
D.若第10 min时突然黑暗,叶绿体基质中C3的含量在短时间内将下降
三、非选择题
7.(2025山东泰安1月期末)玉米是重要的粮食作物,光照强度的变化、光质(不同波长的光)的选择以及光暗交替频率,都是影响玉米光合作用的重要环境因素。研究小组进行了相关实验。
(1)甲组用不同波长的光分别照射生长状况相似的各组玉米植株,并置于含CO2的环境下培养一段时间,然后测定比较各组根、茎、叶中的放射性强度比例,则其研究目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)乙组采用一定频率的光照、黑暗交替进行的方式处理玉米植株,结果发现光照、黑暗交替时的光合效率比连续光照的更高,推测其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)丙组研究了白光、红光、蓝光对玉米光合作用的影响,结果发现蓝光处理组的光合速率最高,且蓝光可诱导激活质膜上的K+转运蛋白,使保卫细胞膨胀后引起气孔开放,据此推测,蓝光促使气孔开放的机理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)科研人员对野生型玉米(WT)和一种叶色突变体玉米(mu)进行了相关研究,检测了叶绿素含量、气孔导度(表示气孔张开的程度)等指标,如表。
检测指标玉米类型 叶绿素 a含量/ (mg·cm-2) 叶绿素 b含量/ (mg·cm-2) 气孔导度/ (mol· m-2·s-1) 胞间CO2浓 度/(μmol· mol-1)
野生型(WT) 4.5 1.3 0.21 81
叶色突变体(mu) 0.2 0.03 0.045 152
①与WT相比mu光合速率明显下降,主要原因是　　　　　　　　　　(填“气孔因素”或“非气孔因素”)。进一步研究发现mu呼吸代谢未受到明显的影响,分析mu胞间CO2升高的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②已知丙二醛含量与植物衰老有密切关系,为进一步分析突变体叶色变化的原因,研究人员还分别测定了WT和mu叶片中丙二醛含量,结果发现两者含量差异不大,该事实表明　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,对突变体叶绿体结构进一步观察发现其维管束鞘细胞叶绿体中有大量淀粉积累,由此推测突变体叶色变化的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
参考答案
1.B　植物叶肉细胞处于黑暗环境下,不能进行光合作用,只能进行细胞呼吸,②③④⑥过程都不会发生,A项错误;晴朗夏天的中午,植物为了降低蒸腾作用,气孔关闭,影响了叶肉细胞吸收二氧化碳,导致暗反应减弱,进而导致光合作用强度减弱,B项正确;晴朗夏天的上午10左右,光合作用强度大于细胞呼吸强度,故没有二氧化碳①的释放,C项错误;叶绿体和线粒体都是双层膜的细胞器,物质从产生部位到利用部位都将穿过4层膜,8层磷脂分子,D项错误。
2.C　乙植物与甲植物相比,光饱和点和光补偿点更小,更适合在林下种植,A项正确;种植密度大意味着叶片相互遮挡,光照强度减弱,从图像分析,在光照减弱过程中甲植物的净光合速率减弱更为明显,B项正确;总光合速率=呼吸速率+净光合速率,当光照强度为b时,甲植物净光合速率与乙植物净光合速率相等,二者呼吸速率未知,无法计算总光合速率,C项错误;当光照强度大于a时,乙植物即将达到光照的饱和点,而甲植物随光照强度增强,光合速率仍在不断增加,且相同的光照强度下,甲植物的净光合速率大于乙,故植物甲对光能的利用率高于植物乙,D项正确。
3.B　由图可知,与棉花间作可以提高玉米的产量,而甘薯的产量则降低,A项正确;在单作状态下,玉米最大净光合速率大于甘薯最大净光合速率,B项错误;13:00左右,甘薯光合速率减弱属于光合午休,原因是气孔大量关闭,导致CO2供应不足,C项正确;14:00~18:00时光照减弱,导致植物光合速率不断下降,D项正确。
4.D　32 ℃时,暗处理1 h后的重量变化是-4 mg,说明呼吸速率是4 mg/h,光照1 h后与暗处理前的变化是0 mg,总光合速率-2×呼吸速率=0,此条件下总光合速率是8 mg/h,净光合速率是4,同理可推知,26 ℃时,呼吸速率是1 mg/h,总光合速率是5 mg/h,净光合速率是4 mg/h,A项正确;当光照强度突然增加时,光反应增强,产生的ATP和NADPH增加,从而促进了C3的还原,C3的消耗速率加快,但是二氧化碳固定形成C3的过程短时间内不受影响,即C3的生成速率不变,故C3的含量将减少,B项正确;30 ℃条件下,细胞呼吸速率为3 mg/h,总光合速率是9 mg/h,一昼夜光照时间若为8 h,则光合作用产生有机物为72 mg,细胞呼吸消耗的有机物为3×24=72 mg,则大于8 h该植物幼苗有机物可以积累,才能生长,C项正确;34 ℃时呼吸速率是2 mg/h,光照1 h后比暗处理前减少了3 mg,光照1 h后与暗处理前的重量变化=总光合速率-2×呼吸速率,说明此时总光合速率为1 mg/h,D项错误。
5.ABC　A点之前,甲植株只进行细胞呼吸,光照强度达到一定程度,才开始进行光合作用,A项错误;乙植株有机物积累量最高的点是18时左右CO2吸收速率为0的时刻,B项错误;图中曲线BC段下降的主要原因是气温较高,蒸腾作用旺盛,气孔部分关闭导致CO2吸收速率降低,DE段下降的原因是光照强度减弱,光反应产生NADPH和ATP的速率减慢,这两段下降的原因不相同,C项错误;BD段,观测到甲植株气孔保持关闭,但甲的光合作用并没有减少,因此推测其拥有更为高效的光合系统,D项正确。
6.ACD　AB段二氧化碳含量在下降,说明植物的光合作用大于细胞呼吸,光反应产生的ATP从类囊体膜向叶绿体基质运输,A项错误;真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,由AB段可以计算出净光合速率=(1 680-180)/30=50 (ppm CO2/min),由BC段可以计算出呼吸速率=(600-180)/30=14 (ppm CO2/min),因此真正光合速率平均为64 ppm CO2/min,B项正确;题干中提出,该实验在最适温度条件下进行,因此适当提高温度进行实验,光合速率下降,导致该植物光合作用的光饱和点将下降,C项错误;若第10 min时突然黑暗,导致光反应产生的ATP和[H]含量下降,抑制暗反应中C3的还原,导致叶绿体基质中C3的含量将增加,D项错误。
7.答案 (1)研究不同光质对光合作用产物在根、茎、叶中分布的影响
(2)黑暗时仍能继续进行暗反应,并促进了光反应所需的ADP、NADP+(和Pi)的再生
(3)蓝光促进K+进入保卫细胞,保卫细胞因渗透压升高而吸水膨胀引起气孔开放
(4)非气孔因素　突变体叶绿素含量低导致净光合速率下降,CO2的利用减少　突变体叶色变化不是由植株提前衰老所导致　突变体维管束鞘叶绿体中的淀粉大量积累导致叶绿体膨胀,结构被破坏
解析 (1)该实验的自变量是不同波长的光照,因变量是各组根、茎、叶中的放射性强度(光合作用产物在根、茎、叶中分布的影响),所以该实验的研究目的是研究不同光质对光合作用产物在根、茎、叶中分布的影响。(2)因为黑暗时仍能继续进行暗反应,并促进了光反应所需的ADP、NADP+(和Pi)的再生,故光照、黑暗交替时的光合效率比连续光照的更高。(3)由题意可知,蓝光可诱导激活质膜上的K+转运蛋白,使保卫细胞膨胀后引起气孔开放,可推知蓝光促进K+进入保卫细胞,保卫细胞因渗透压升高而吸水膨胀引起气孔开放,气孔开放使CO2吸收增多,进而促进卡尔文循环(暗反应)的进行,提高了光合速率。(4)①由表可知与WT相比,mu叶绿素含量下降,胞间CO2浓度上升,光反应是暗反应的前提,因此与WT相比,mu光合速率明显下降是非气孔因素;mu呼吸代谢未受到明显的影响,细胞呼吸产生CO2,mu气孔导度下降,叶绿素含量降低,光合作用利用的CO2减少,导致mu胞间CO2升高。②叶片会出现发黄的特征是由于mu的叶绿素含量明显降低,WT和mu叶片中丙二醛含量差异不大,说明叶绿素含量变化并不是由叶片提前衰老引起的,维管束鞘细胞叶绿体中有大量淀粉积累,导致叶绿体膨胀,结构被破坏,叶色发生变化。
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