【高考突破方案】专题3 第4讲 光合作用的影响因素及其与呼吸作用的关系 -专题训练（含答案）高考生物一轮复习

专题3 细胞的能量供应和利用
第4讲　光合作用的影响因素及其与呼吸作用的关系
一、单项选择题
1．下图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中使图中结果一定相符的是（　　）
A．横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度
B．横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
C．横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度
D．横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
【解析】D　随着CO2浓度的增大，净光合速率先增大后趋于稳定，但由于净光合速率最大时对应着最适温度，低于或高于此温度，净光合速率都将下降，所以无法确定甲、乙温度的高低，A错误；植物进行光合作用存在最适温度，高于最适温度后，净光合速率减小，所以随着温度升高，净光合速率应先升高后降低，B错误；由于光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在相应光波长时，植物的净光合速率存在峰值，不应呈现先升高后趋于稳定的状态，且无法确定甲、乙温度的高低，C错误。
2．为探究CO2浓度和氮肥对小麦产量的影响，某同学通过实验测得小麦单位叶面积的CO2吸收速率，结果如图所示。下列说法错误的是（　　）
A．该实验中的温度和光照强度应适宜并且保持一致
B．吸收的氮可用于合成NADPH和叶绿素等含氮物质
C．适当增大CO2浓度和施加氮肥都有利于小麦增产
D．叶绿体中CO2的固定量就是测得的叶片的CO2吸收量
【解析】D　分析图示可知，随着CO2浓度的增加，小麦单位叶面积的CO2吸收速率增加，光合速率增强。在相同的CO2浓度下，施氮肥组比未施氮肥组CO2吸收速率快，光合速率强。本实验中的自变量是CO2浓度和是否施加氮肥，温度和光照强度为无关变量，各组应适宜并且保持一致。叶片的CO2吸收量代表净光合速率，叶绿体中CO2的固定量代表真正光合速率，真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，故叶绿体中CO2的固定量不等于测得的叶片的CO2吸收量，D错误。
3．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2 000 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
【解析】D　前30分钟，叶绿体进行光合作用，NADPH由类囊体膜向基质运输，A错误；前30分钟，容器中CO2的浓度由2 000 ppm降低到180 ppm，该植株前30分钟的平均净光合速率为60.7 ppm·min－1，B错误；一个小时后，容器中CO2的浓度由2 000 ppm变为600 ppm，该植株的有机物含量增加，C错误。
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表示相关物质，W表示某结构。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会释放到细胞外
【解析】B　据题图可知，物质X是CO2固定的产物，所以X表示C3。物质Y是葡萄糖氧化分解成CO2的中间产物，所以物质Y表示丙酮酸。物质Z是光反应产生用于暗反应的ATP，A正确。图中①过程表示光反应，能产生ATP。②过程表示暗反应中C3的还原，消耗ATP而不能产生ATP。③过程表示有氧呼吸的第一阶段，能产生ATP。④过程表示有氧呼吸第二阶段（或第二、三阶段），能产生ATP。⑤过程表示暗反应中CO2的固定，不能产生ATP，B错误、C正确。光合速率小于呼吸速率时，④过程产生的CO2要比⑤过程消耗的CO2多，所以会有一部分CO2释放到细胞外，D正确。
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，则下列说法中，正确的是(　　)
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b～c段和d～e段下降的原因相同
D．b～d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
【解析】D　图中曲线的b～c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，d～e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错误；b～d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正确。
二、不定项选择题
6．如图曲线表示植物甲、乙的净光合速率随叶片温度变化的趋势。下列说法正确的是（　　）
A．植物甲比植物乙更能适应高温环境
B．若在35 ℃恒温条件下分别培养植物甲和植物乙一昼夜（12 h光照、12 h黑暗），则植物甲一昼夜的有机物积累量大于植物乙
C．5 ℃时，植物甲的叶肉细胞中产生[H]和NADPH的场所有细胞质基质、线粒体基质和类囊体薄膜
D．温度高于35 ℃时，植物乙净光合速率下降的原因可能是部分气孔关闭
【解析】AD　据图可知，植物甲净光合作用的最适温度比植物乙的高，故植物甲比植物乙更能适应高温环境，A正确。在35 ℃恒温条件下，甲、乙两种植物的净光合速率相同，但是它们的呼吸速率未知，所以不能比较植物甲和植物乙一昼夜的有机物积累量，B错误。5 ℃时，植物甲的叶肉细胞能进行光合作用和呼吸作用，因此产生[H]的场所有细胞质基质、线粒体基质，产生NADPH的场所是类囊体薄膜，C错误。温度高于35 ℃时，植物乙净光合速率下降的原因可能是温度过高，植物的部分气孔关闭，导致CO2吸收量不足，光合速率下降；也可能是温度过高，光合速率下降，而呼吸速率上升，导致净光合速率下降，D正确。
7．夏季大棚种植，人们经常在傍晚这样做：①延长2小时人工照光；②熄灯后要打开门和所有通风口半小时以上；③关上门和通风口。对于上述做法的生物学原理的分析，正确的是(　　)
A．①延长光合作用时间，可以提高有机物的制造量
B．②起到降氧、降温、降湿度的作用，从而抑制细胞呼吸减少有机物消耗
C．与①时的状态相比，②③时叶肉细胞中线粒体的功能有所增强
D．③可积累棚内CO2浓度来抑制细胞呼吸，并对下一天的光合作用有利
【解析】ABD　②③的目的是抑制有氧呼吸，故与①时的状态相比，叶肉细胞中线粒体的功能有所减弱，C错误。
8.下图是某生物兴趣小组探究不同条件下光合作用和细胞呼吸过程中气体产生情况的实验示意图，给这两组实验提供相同的环境条件，下列相关叙述正确的是(　　)
A．装置中的碳酸氢钠溶液可使瓶内的CO2浓度维持在稳定水平
B．若装置甲和乙中水滴的移动方向相反，则装置甲中的绿色植物能正常生长
C．装置甲中的水滴可能不动，装置乙中的水滴左移
D．若装置甲中的水滴左移，则装置甲中绿色植物的叶绿体中不能产生NADPH和ATP　
【解析】ABC　碳酸氢钠溶液可吸收多余的CO2，也可释放CO2，因此可使瓶内的CO2浓度维持在稳定水平，A正确；分析题图中装置乙可知，青蛙处于正常生活状态，就需要消耗容器内的O2，由于CO2浓度稳定，故装置乙中的水滴会左移，若装置甲和乙中水滴的移动方向相反，则装置甲中的水滴右移，说明植物光合作用强度大于细胞呼吸强度，植物能正常生长，B正确；当装置甲中的绿色植物的光合作用强度等于细胞呼吸强度时，水滴可能不动，装置乙中的水滴左移，C正确；若装置甲中的水滴左移，可表示植物光合作用强度小于细胞呼吸强度，但不能说明绿色植物的光合作用不进行，在光照条件下，绿色植物叶绿体中能产生NADPH和ATP，D错误。
非选择题
9．为探究CO2浓度及紫外线对植物光合作用的影响，研究人员分别用紫外线和浓度加倍后的CO2处理培养了15天的番茄幼苗，直至果实成熟。期间测定了番茄叶绿素含量、株高和光合速率等生理指标（其他条件均为适宜状态），结果如下表。回答下列问题：
分组及实验处理 A组（自 然条件下） B组（紫 外线照射） C组（CO2 浓度加倍）
叶绿素含量/ （mg·g－1） 15天 1.20 1.21 1.19
30天 2.00 1.50 2.40
45天 2.00 1.50 2.45
株高/cm 15天 21.10 21.20 21.00
30天 35.20 31.60 38.30
45天 54.30 48.30 61.20
光合速率平均值/ （μmol·m－2·s－1） 8.86 5.62 14.28
在晴朗的中午，幼苗均可以正常生长。此时，A组番茄叶肉细胞产生ATP的部位有　　　　　　　　　　　　；依据表中数据判断，与A组相比，B组番茄幼苗光合速率平均值低的原因最可能是__________________________________________________________
______________________________________________________________________________________。
从实验设计的角度来看，表格中的数据有不严谨的地方，具体体现在初始状态下（15天时）三个组的叶绿素含量和株高数值不一致，这样的误差　　　　（填“会”或“不会”）对实验结果和得出结论产生显著影响，原因是________________________________________
________________________________________________________________________________________________________。
（3）由表可知，CO2浓度加倍可促进番茄幼苗生长。有研究者认为，这可能是因为CO2能促进植物生长素的合成。请补充实验，验证此假设（简要说明实验思路及结果）。
实验思路：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
实验结果：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）根据表中的数据分析，为提高塑料大棚农作物产量可采取的措施有________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】（1）细胞质基质、线粒体和叶绿体　紫外线照射使植物叶绿素合成减少，光反应弱，光合速率低
（2）不会　一是初始数据误差很小，二是实验结果和结论的得出主要依据因变量的变化
（3）实验思路：在15天、30天、45天时，分别测定A、C组植株中生长素的含量，并作对比分析　实验结果：15天时，A、C两组生长素含量差别不大；30天、45天时C组植株生长素含量高于A组植株生长素含量
（4）适度提高棚内CO2浓度；使用能阻挡紫外线的塑料薄膜
10.番茄含有丰富的营养，据营养学家研究测定：每人每天食用50～100克鲜番茄，即可满足人体对几种维生素和矿物质的需要。为了进一步了解番茄的生理特征，某兴趣小组在一定浓度的CO2和适宜的温度(25 ℃)下，测定番茄在不同光照条件下的光合速率，结果如下表。据表中数据回答问题：
光合速率与呼吸速率相等时光照强度(klx) 光饱和时光照强度(klx) 光饱和时CO2吸收量/(mg·100 cm－2叶·h－1) 黑暗条件下CO2释放量/(mg·100 cm－2叶·h－1)
3 9 32 8
(1)本实验的自变量是________。当光照强度超过9 klx时，番茄光合速率不再增加，此时限制番茄光合作用的主要外界因素是__________________。
(2)当光照强度为9 klx时，番茄的根细胞中能产生ATP的场所有____________________。当光照强度为3 klx时，番茄固定的CO2量为________mg·100 cm－2叶·h－1；当光照强度为9 klx时，番茄固定的CO2量为________mg·100 cm－2叶·h－1。
(3)下面图甲表示种植番茄的密闭大棚内，一昼夜空气中CO2含量的变化情况。由图可知番茄开始进行光合作用的时间是__________(填“早于6点”“始于6点”或“晚于6点”)；BD段CO2相对含量显著下降，影响其变化的主要环境因素是________________；一天之中植物有机物积累量最多的时候是曲线中的__________(填字母)点。
(4)图乙表示空气中CO2含量对番茄植株光合作用的影响，在X、Y对应的CO2含量下，叶绿体中NADPH和ATP的生成速率的关系为________(填“X>Y”“X＝Y”或“X【答案】 (1)光照强度　CO2浓度　(2)细胞质基质和线粒体　8　40　(3)早于6点　光照强度　F　(4)X【解析】 (1)根据题干“测定番茄在不同光照条件下的光合速率”可知，本实验的自变量是光照强度。当光照强度超过9 klx时，番茄光合速率不再增加，由于此结果是在适宜温度(25 ℃)条件下测定的，所以此时的外界限制因素主要是CO2浓度。(2)光合作用和细胞呼吸都能产生ATP，番茄的根细胞中没有叶绿体，当光照强度为9 klx时，番茄的根细胞中能产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体。当光照强度为3 klx时，达到了光补偿点，番茄固定的CO2量等于黑暗条件下CO2释放量，即8 mg·100 cm－2叶·h－1。光照强度为9 klx时，达到了光饱和点，番茄固定的CO2量为光饱和时CO2吸收量与黑暗条件下CO2释放量之和，即40 mg·100 cm－2叶·h－1。(3)据图甲分析，图中B、F点植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等，密闭大棚内CO2含量既不增加也不减少。所以番茄开始进行光合作用的时间是早于6点。BD段CO2相对含量显著下降，影响其变化的主要环境因素是光照强度。CO2含量降低表示番茄的净光合速率大于0，当CO2含量降低到F点之后，密闭大棚内CO2含量随即增加，净光合速率开始小于0，所以一天之中植物有机物积累量最多的时候是曲线中的F点。(4)分析图乙，X对应的CO2含量低于Y，X对应的暗反应弱，影响光反应，所以在X、Y对应的CO2含量下，叶绿体中NADPH和ATP的生成速率的关系为X