高一生物人教版必修1第5.4.2 能量之源 光与光合作用 光合作用的探究历程 课时同步附解析

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生物人教版必修1第5章
细胞的能量供应和利用
第4节
能量之源——光与光合作用
第2课时
一、选择题（12小题）
1．君子兰是长春市的市花。观其整个形体
，都是挺拔青翠，玉立亭亭，飘然坦荡，大有“君子”之风，其宽阔厚实的叶片在进行光合作用的过程中，形成ATP的部位是
（
）
A．叶绿体外膜
B．叶绿体内膜
C．叶绿体基质
D．类囊体
2．下列有关科学家探索光合作用的实验中，叙述错误的是
（
）
A．与黑藻相比，水绵更适宜用作探究光合作用的场所
B．金鱼藻是水生生物，用作探究光合作用产物O2时，利于收集气体
C．卡尔文利用小球藻，探明了CO2中的碳在光合作用中转化的途径
D．用银边天竺葵探究光合作用产物是淀粉时，不用脱色可直接加碘液使叶片边缘变蓝
3．俗话说“千年铁树开了花，万年枯藤发了芽”。其中的铁树又名苏铁，是珍稀的观叶植物。其叶片进行光合作用时，在叶绿体的类囊体膜上能够完成的能量转换过程是
（
）
A．光能→稳定的化学能
B．活跃的化学能→稳定的化学能
C．光能→活跃的化学能
D．稳定的化学能→活跃的化学能
4．科学家们通过大量实验，才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物，在下面几个著名实验中，相关叙述正确的是
（
）
A．普利斯特利的实验证明了植物可以吸收CO2
B．萨克斯的实验证明了叶绿体在光下合成淀粉的同时释放出了O2
C．恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的O2量
D．鲁宾和卡门的实验证明了光合作用产生的O2来自于H2O
5．绿色植物通过光合作用制造的有机物几乎养活了地球上所有的生物。下列参与光合作用暗反应必需的物质是
（
）
A．H2O、CO2、ADP
B．CO2、NADPH、ATP
C．H2O、CO2、ATP
D．NADPH、H2O、ADP
6．离体的叶绿体在光照下稳定进行光合作用时，如果突然中断CO2气体的供应，短时间内叶绿体中C3和C5相对含量的变化是
（
）
A．C3增多、C5减少
B．C3增多、C5增多
C．C3减少、C5增多
D．C3减少、C5减少
7．德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处数小时“饥饿”处理（消耗掉叶片中的淀粉）后，再把叶片的一部分遮光，它部分曝光。一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗再用碘液处理，结果遮光部分不变蓝，曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合理的是
（
）
①本实验未设对照组
②有无光照是遮光区域和曝光区域显现不同结果的唯一原因
③实验初始时遮光区域和曝光区域均达到无淀粉状态
④实验证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉
A．只有②③
B．只有①②③
C．只有②③④
D．①～④全部
8．正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是
（
）
A．O2的产生停止
B．CO2的固定加快
C．ATP/ADP比值下降
D．NADPH/NADP+比值下降
9．下图为光合作用过程示意图，在适宜条件下栽培的小麦，如果突然将c降至极低水平（其他条件不变），则短时间内a、b在叶绿体中的含量变化将会是
(
)
A．a、b都上升
B．a上升、b下降
C．a、b都下降
D．a下降、b上升
10．如图是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图，有关叙述正确的是（
）
A．两实验均需进行“黑暗”处理，以消耗细胞中原有淀粉
B．两实验均需要光的照射
C．两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照
D．两实验均可证明光合作用的产物有氧气
11．下列有关探究光合作用过程的描述，正确的是
（
）
①将充分暗处理后的天竺葵叶片一半遮光，光照一段时间，遮光部分遇碘变蓝
②载有水绵和好氧细菌的临时装片，用透过三棱镜的光照射一段时间，绿光区域聚集细菌最多
③向绿色植物提供H218O，光照一段时间，释放的气体含有18O2和C18O2
④向小球藻提供14CO2，光照一段时间，14C3化合物先于14C5化合物出现
A．①③
B．②③
C．③④
D．①④
12．2016年，由袁隆平选育的第五期超级杂交稻“超优千号”于重庆南川区收割，并实测出三块水稻田的平均亩产为954.93公斤，高产田块平均亩产则为1028.02公斤，此为重庆市目前单季水稻最高产量。下图为该超级杂交水稻光合作用图解，以下说法正确的是
（
）
A．①是叶绿体中的色素，分布在叶绿体和细胞质基质中
B．②是氧气，可参与有氧呼吸的第三阶段
C．③是三碳化合物，能被氧化为（CH2O）
D．④是ATP，在叶绿体基质中生成
二、综合题（3小题）
13．如图为光合作用示意图，请根据该图回答下列问题。（以下问题均用图中字母或相应文字回答）
（1）甲指光合作用的
，乙指光合作用的
。
（2）在炎热夏季中午，植物的“午休”现象发生的直接原因是因为
的供给不足。
（3）在该过程中具还原性的是
。若CO2停止供应，首先增加的是
。
（4）能量转变的流程是：光能→
→
。
（5）请写出光合作用的总反应式：
。请写出E生成F的反应式：
。
（6）在D中，含量最少的是
，含量最多的是
。
14．如图是某植物叶肉细胞中光合作用和呼吸作用的物质变化示意简图，其①～⑤为生理过程，a～h为名称，图2为色素分离试验中a物质在滤纸上分离的情况。请据图回答下列问题：
（1）①～⑤过程中，能够产生ATP的过程有
（填图中数字），过程①④发生的场所分别是
。
（2）物质d的结构简式是
，h表示的物质是
。
（3）若将该植物从光照条件下突然移到黑暗处，则在短时间内物质f的含量将会
。
（4）图2中的乙是
。用纸层析法分离色素的原理是
。
15．美国科学家卡尔文利用同位素标记法对小球藻的光合作用进行研究，最终探明了光合作用中碳的转化途径，因此获得了1961年的诺贝尔化学奖。甲图为简化的卡尔文循环示意图，请回答下列问题：
（1）卡尔文循环在细胞中进行的场所是___________________，过程①叫做_____________，参与到过程②中的X物质来自于光反应中的_______________（过程）。
（2）在培养小球藻的试管内加入14C标记的CO2，先进行一定强度的光照后，再进行黑暗处理，分别检测小球藻体内的三碳化合物和五碳化合物的放射性强度，得出的曲线如乙图所示。图中曲线Ⅰ表示的是____________的变化趋势，判断依据是___________________
。
生物人教版必修1第5章
细胞的能量供应和利用
第4节
能量之源——光与光合作用
第2课时
参考答案及解析
1.
【答案】D
【解析】叶绿体内膜和外膜不发生光反应和暗反应，A、B错误；叶绿体基质发生光合作用的暗反应，消耗ATP，不产生ATP，C错误；类囊体薄膜上发生光反应，产生ATP，D正确。
【题型】选择题
【难度】容易
2.
【答案】D
【解析】与黑藻相比，水绵具有螺旋状的叶绿体，更适宜用作探究光合作用的场所，A正确；金鱼藻是水生生物，用作探究光合作用产物O2时，利于收集气体，B正确；卡尔文利用小球藻，探明了CO2中的碳在光合作用中先形成三碳化合物，再形成葡萄糖，C正确；用银边天竺葵探究光合作用产物是淀粉时，必需脱色后加碘液，且叶片边缘不变蓝，D错误。
【题型】选择题
【难度】较易
3.
【答案】C
【解析】光合作用包括光反应和暗反应阶段，其中光反应发生在类囊体薄膜上，该生物膜上有色素，能够发生水的光解，并能合成ATP，即在叶绿体的类囊体薄膜上能将光能转化成ATP中活跃的化学能。
【题型】选择题
【难度】容易
4.
【答案】D
【解析】普利斯特利通过实验证明植物能净化空气，未证明更新何种成分，A错误；萨克斯的实验的单一变量为是否光照，因此可证明光是光合作用的必要条件，但没有证明光合作用的场所是叶绿体，B错误；恩格尔曼的实验发现光合作用的场所是叶绿体，产物之一是氧气，但并没有定量分析生成的O2量，C错误；鲁宾和卡门采用同位素标记法进行实验证明光合作用释放的O2来自水，D正确。
【题型】选择题
【难度】一般
5.
【答案】B
【解析】H2O和ADP是光反应所需要的物质，A错误；二氧化碳用于暗反应二氧化碳的固定，NADPH和ATP用于三碳化合物的还原，B正确；水是光反应所需要的物质，C错误；H2O和ADP是光反应所需要的物质，D错误。
【题型】选择题
【难度】较易
6.
【答案】C
【解析】CO2含量的改变直接影响的是暗反应中二氧化碳的固定。CO2含量减少时，CO2的固定这个反应变弱，生成的C3减少，而C3的还原反应继续，C3仍然在消耗，所以C3减少；CO2的固定反应变弱，则这个反应的反应物C5消耗减少，剩余的C5相对增多，C3的还原反应继续生成C5，所以C5的生成量增多。
【题型】选择题
【难度】较易
7.
【答案】A
【解析】本实验中设置了一组对照实验，实验的自变量为是否光照，遮光的为实验组，曝光的为对照组，①错误；本实验的自变量即为有无光照，而其他无关变量均保持相同且适宜，因此有无光照是遮光区域和曝光区域显现不同结果的唯一原因，②正确；实验开始之前，萨克斯将叶片放在暗处数小时，目的就是消耗掉叶片中原有的淀粉，因此初始时遮光区域和曝光区域均达到无淀粉状态，③正确；实验只能证明叶片光合作用能产生淀粉，并不能证明光合作用的场所和原料，④错误。
【题型】选择题
【难度】较难
8.
【答案】B
【解析】用黑布迅速将培养瓶罩上使光反应停止，O2的产生停止，A正确；光反应停止后，导致光反应产生的[H]和ATP减少，抑制暗反应，因此CO2的固定减慢，B错误；由于光反应产生的ATP减少，而ADP的含量相对增多，因此ATP/ADP的比值下降，C正确；同理可知，光反应生成的NADPH的含量减少，NADP+的含量就相对增多，因此NADPH/NADP+比值下降，D正确。
【题型】选择题
【难度】较难
9.
【答案】A
【解析】分析图示可知，a、b分别表示[H]和ATP，c是CO2。在适宜条件下栽培的小麦，突然将c（CO2）降至极低水平（其他条件不变），二氧化碳固定受阻，三碳化合物的生成减少，使三碳化合物还原过程中消耗的[H]和ATP减少，但光反应继续进行，所以a、b在叶绿体中的含量将上升。
【题型】选择题
【难度】较易
10.
【答案】B
【解析】两实验均需进行“黑暗”处理，但萨克斯的实验是为了消耗细胞中原有淀粉，而恩格尔曼的实验是为了用极细的光束照射，A错误；两实验均需要光的照射，B正确；两实验中均设置了对照实验，萨克斯的实验中照光部分和遮光部分形成对照，C错误；恩格尔曼的实验可证明光合作用的产物有氧气，萨克斯的实验证明光合作用的产物有淀粉，D错误。
【题型】选择题
【难度】较难
11.
【答案】C
【解析】充分暗处理后的天竺葵叶片一半遮光，光照一段时间后，遮光的一半进行细胞呼吸消耗有机物，而光照的一半同时进行细胞呼吸和光合作用，会产生有机物（淀粉），用碘处理后变蓝的应该是光照的一半，①错误；白光透过三棱镜会出现七色光，色素主要吸收红光和蓝紫光，吸收绿光的能力最差，因此好氧细菌主要聚集在红光区域和蓝紫光区域，②错误；向绿色植物提供H218O，光照一段时间，植物进行光合作用利用H218O，首先生成18O2，同时植物细胞进行细胞呼吸，利用18O2，在有氧呼吸第二阶段生成C18O2，因此释放的气体含有18O2和C18O2，③正确；植物进行光合作用，在暗反应中利用14CO2，与C5生成14C3，所以14C3化合物先出现，④正确。
【题型】选择题
【难度】一般
12.
【答案】B
【解析】叶绿体中的色素分布在叶绿体的类囊体的薄膜上，A错误；分析题图可知，光反应阶段，水分解形成了②和[H]，因此②是氧气，B正确；三碳化合物被还原氢还原成有机物，而不是被氧化形成有机物，C错误；④是ATP，ATP是在光反应阶段形成的，场所是叶绿体的类囊体的薄膜上，D错误。
【题型】选择题
【难度】较难
13.
【答案】
（1）光反应阶段
暗反应阶段
（2）CO2
（3）C
I
（4）E（ATP）
L（有机物）
（5）
（6）胡萝卜素
叶绿素a
【解析】
（1）据图分析，甲是光合作用的光反应阶段，乙是光合作用的暗反应阶段。
（2）光合“午休”现象的直接原因是植物为避免蒸腾作用过强而部分气孔关闭导致的二氧化碳供应不足。
（3）光合作用过程中具有还原性的是C，即[H]。CO2停止供应，五碳化合物I的消耗停止，短时间内其来源不变，所以首先增加的是五碳化合物I。
（4）光合作用过程中的能量转换的流程是光反应将光能转变为活跃的化学能，经暗反应转换为有机物中的稳定的化学能。
（5）光合作用的总反应式为。E是ATP，F是ADP和Pi，E生成F的反应式为。
（6）D是色素分子，含量最少的是胡萝卜素，最多的是叶绿素a。
【题型】综合题
【难度】较易
14.
【答案】
（1）①③④⑤
类囊体（叶绿体基粒）
线粒体基质
（2）A—P～P～P
CO2
（3）升高
（4）叶绿素a
不同色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸条上的扩散速度就不同
【解析】
（1）分析图示可知，过程①为光合作用的光反应阶段；过程②为光合作用的暗反应阶段；过程③为有氧呼吸的第一阶段；过程④为有氧呼吸的第二阶段；过程⑤为有氧呼吸的第三阶段。能够生成ATP的过程为光反应阶段和有氧呼吸的第一、二、三阶段，即①③④⑤，其中光反应即①发生的场所是类囊体薄膜，有氧呼吸的第二阶段即④发生的场所是线粒体基质。
（2）物质d为ATP，其结构简式是A—P～P～P。h表示的物质是CO2。
（3）物质g是五碳化合物，f为三碳化合物。若将该植物从光照条件下突然移到黑暗处，光反应停止，不再有ATP和[H]的生成，导致三碳化合物的还原过程受阻，但CO2的固定即CO2与五碳化合物结合生成三碳化合物的过程不影响，所以在短时间内物质f的含量将会升高。
（4）图2中的乙含量最多，据此可推知乙是叶绿素a。用纸层析法分离色素的原理是：不同色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸条上的扩散速度就不同。
【题型】综合题
【难度】较易
15.
【答案】
（1）叶绿体基质
CO2的固定
水的光解
（2）三碳化合物（C3）
黑暗条件下光反应不能进行，不能产生[H]、ATP将三碳化合物还原，所以三碳化合物会积累
【解析】
（1）卡尔文循环指光合作用中C3和C5之间的循环，即暗反应过程，所以它在细胞中进行的场所是叶绿体基质。图中过程①叫做CO2的固定；参与到过程②中的X物质，即[H]和ATP，来自于光反应中的水的光解。
（2）停止光照后，二氧化碳的固定正常进行，而不进行光反应，因此C3不能还原成C5，导致C3增多，C5减少。所以图中曲线Ⅰ表示的是C3的变化趋势，曲线Ⅱ表示的是C5的变化趋势。
【题型】综合题
【难度】较难