高一生物人教版必修1第5.4.3 能量之源 光与光合作用 光合作用过程 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3课时
一、选择题（12小题）
1．自养生物和异养生物的根本区别是
（
）
A．能否进行光合作用
B．能否利用光能
C．能否利用化学能
D．能否将无机物转化为有机物
2．包菜又名洋白菜、圆白菜等。其富含维生素C，在世界卫生组织推荐的最佳食物中排名第三。下列为温室栽培包菜所采取的措施，其中不能提高包菜产量的是
（
）
A．适当增加光照强度
B．适当增大室内的昼夜温差
C．采用绿色玻璃盖顶
D．适当增加室内CO2浓度
3．小麦是世界上总产量第二的粮食作物，对人类生活有重大意义。下列关于小麦光合作用的叙述中错误的是（
）
A．光反应阶段产生的ATP在叶绿体基质中被转化为ADP
B．进入叶绿体中的CO2不能被还原氢直接还原
C．适当增加环境中CO2的浓度可以提高小麦的光合作用强度
D．夏季晴天光照最强时，小麦光合作用强度最大
4．下列关于光合作用和化能合成作用的叙述，正确的是
（
）
①都需要叶绿素
②都能将无机物合成为有机物
③都属自养生物的营养方式
④合成作用所利用的能量相同
A．②③
B．①③
C．①②
D．②④
5．生长在北京的优良品种甘蓝，叶球重量达3kg，引种到西藏拉萨后叶球重量可高达7kg，甘蓝叶球增重的主要原因是
（
）
①改变甘蓝环境后引起的
②高山日照强而长，有利于光合作用有机物的积累
③拉萨空气污染少，更适合于形成大叶球
④高原昼夜温差大，晚上低温，呼吸弱，消耗少
A．①②
B．①④
C．②④
D．②③
6．以下有关细胞呼吸和光合作用原理在生产生活中的应用，不科学的是
（
）
A．施用有机肥可以增加大田空间的CO2浓度，有利于提高农作物产量
B．为了减少阴雨天大棚植物体内有机物的消耗，应在白天和夜晚适当降温
C．为了使种植的植物果实又大又甜，白天应适当增加光照并升温，夜晚降温
D．植物的种子收获以后应储存在低温、密闭、低湿的环境中
7．在寒冷的冬天，利用温室进行蔬菜种植，可以提高经济效益，为了提高蔬菜产量，下列措施及方法正确的是
（
）
①适当增加光照，以补充冬季阳光的不足
②尽量增加空气湿度，以降低植物的蒸腾作用
③向温室内定期施放氧气，以降低呼吸作用强度
④温室内尽量保持昼夜温差，以利于有机物的积累
A．①②
B．②③
C．②④
D．①④
8．科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一种植物光合作用强度的影响，得到实验结果如图。请据图判断下列叙述不正确的是
（
）
A．本实验研究的自变量有光照强度、CO2浓度和温度
B．光照强度小于a时，光合作用强度的限制因素是光照强度
C．光照强度为b时，曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ光合作用强度差异的主要原因是温度
D．光照强度为c时，曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ光合作用强度差异的原因不是光照强度
9．夏季晴朗的一天，甲乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图所示。下列说法正确的是
（
）
A．甲植株在A点开始进行光合作用
B．乙植株在E点有机物积累量最多
C．曲线B～C段和D～E段下降的原因相同
D．两曲线B～D段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭
10．将一绿色植物放在密闭装置内，在恒定且适宜温度下，依次经过如下处理：①黑暗中放置一段时间；②持续给予一定强度的光照；③持续光照，并添加NaHCO3溶液。测得装置内O2浓度的变化如下图，下列分析错误的是
（
）
A．AB段植物呼吸作用的速率是恒定的
B．B点开始进行光照处理
C．BD段光合作用速率大于呼吸作用速率
D．CD段光合作用的限制因素是CO2浓度
11．下图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述，正确的是
（
）
A．t1→t2，叶绿体类囊体薄膜上的色素吸收光能增加，基质中水光解加快、O2释放增多
B．t2→t3，暗反应限制光合作用。若在t2时刻增加光照，光合速率将再提高
C．t3→t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应增强的结果
D．t4后短暂时间内，叶绿体中ADP和Pi含量升高，C3化合物还原后的直接产物含量降低
12．如图是夏季连续两昼夜内，某野外植物CO2吸收量和释放量的变化曲线图。S1～S5表示曲线与x轴围成的面积。下列叙述错误的是
（
）
A．图中B点和I点，该植物的光合作用强度和呼吸作用强度相同
B．图中DE段不是直线的原因是夜间温度不稳定，影响植物的呼吸作用
C．如果S1+S3+S5＞S2+S4，表明该植物在这两昼夜内有机物的积累量为负值
D．图中S2明显小于S4，造成这种情况的主要外界因素最可能是CO2浓度
二、综合题（3小题）
13．细辛是一种在森林中生活的植物，滨藜是一种在沙漠中生活的植物。下图是光照强度对两种植物（甲、乙）光合作用强度影响的曲线。请据图回答下列问题：
（1）图中代表滨藜光合作用强度变化的曲线是
；b1点时植物叶肉细胞内产生ATP的部位有
，水参与反应并产生[H]的部位有
。
（2）图中e点时，限制甲植物增产的主要环境因素是
，限制乙植物增产的主要环境因素是
，此时固定CO2量较多的植物是
。
（3）图中b1点的含义是
。若将植物移植到缺Mg的环境中培养，一段时间后b2点将向
移。
（4）若探究温度对细辛叶片细胞呼吸强度的影响，则该实验需在
条件下进行。
14．沙尘暴对植物光合速度、蒸腾速度、气孔导度和呼吸速度都有明显的影响，下表是所研究的沙尘对云杉净光合速率影响的实验结果（气孔导度表示的是气孔张开的程度，影响光合作用、呼吸作用及蒸腾作用），请据表回答下列问题：
总叶绿素含量（mg/g）
气孔导度相对值（%）
净光合速率[μmol
CO2/（m2 s）]
对照组
4.71
94
5.54
实验组
3.11
65
3.69
（1）沙尘暴导致云杉光合作用速率下降的因素有_______________、___________。
（2）若沙尘暴对云杉光合作用中光反应阶段的影响更大，则与对照组相比，实验组叶肉细胞中C3（三碳化合物）的含量要______（填“高”、“低”或“相同”）；若沙尘暴对云杉光合作用中暗反应阶段的影响更大，则与对照组相比，实验组叶肉细胞中C5的含量要______（填“高”、“低”或“相同”）。
（3）某同学用菠菜叶片为实验材料探究光照强度对光合作用的影响，实验过程中，用打孔器避开大的叶脉打出若干片小圆叶片，为了避免影响实验结果，对小圆叶片选择时应注意_______________________等状况要相同。该组同学以同一时间段内多组实验装置中小圆形叶片浮起的数量作为观察指标，在实验装置加入的液体中应含有___________（物质）。
（4）在上述实验中发现，将小圆叶片直接放入实验装置中，小圆叶片均未沉底，无法获得所需实验结果，应对小圆叶片进行_________________
处理，使小圆叶片全部沉底。
15．下图甲为测定光合作用速度的装置，在密封的试管内放一新鲜叶片和二氧化碳缓冲液，试管内气体体积的变化可根据毛细玻璃刻度管内红色液滴移动距离测得。在不同强度的光照条件下，测得的气体体积如图乙所示。
（1）标记实验开始时毛细刻度管中红色液滴所在位置。实验时，试管内变化的气体是
。
（2）若此时图1植物光照强度为15千勒克司，则1小时光合作用产生的气体量为
毫升。若此时植物叶片的呼吸熵（CO2/O2）为0.8（呼吸时产生的CO2和消耗的O2的比值），那么植物光合作用除自身呼吸提供的CO2外，植物还需从外界吸收CO2
毫升。
（3）为了防止无关因子对实验结果的干扰，本实验还应设置对照实验，对照实验装置与实验组装置的区别是
。如果对照组在相同光照情况下，刻度管中的红色液滴较之实验组向右移了5毫升，其原因是
。
（4）如果将试管中的CO2缓冲液改为无菌水，则实验测得的数据指标是
值。该方法测得的实验数据不能较准确说明光合作用速率变化，原因是
。
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3课时
参考答案及解析
1.
【答案】D
【解析】自养生物能直接把从外界环境摄取的无机物转化成有机物，并储存能量。异养生物不能自己制造有机物，只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。可见，自养生物和异养生物的根本区别在于是否能将无机物转化为有机物。
【题型】选择题
【难度】容易
2.
【答案】C
【解析】光是进行光合作用的条件，在一定的光照强度范围内，增强光照强度有利于促进光合作用，从而提高包菜产量；温度通过影响光合作用和呼吸作用相关酶的活性来影响包菜中有机物的积累量，白天适当提高温度有利于增加净光合速率，晚上适当降低温度有利于减小呼吸速率，因而适当增大昼夜温差，能提高有机物的积累量，从而提高包菜的产量；光合色素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光，而对绿光的吸收量最少，所以采用绿色玻璃盖顶，不仅不能提高光合速率，反而会降低光合速率；CO2是光合作用的原料，适当增加温室内的CO2浓度，可以提高包菜的产量。
【题型】选择题
【难度】较易
3.
【答案】D
【解析】光反应阶段产生的ATP用于暗反应中C3的还原，发生的场所是叶绿体基质，A正确；进入叶绿体中的CO2要被固定后才可以被还原氢还原，B正确；二氧化碳、光照、温度等都是影响光合作用的因素，C正确；夏季晴天光照最强时，小麦叶片上的部分气孔关闭，使细胞内CO2浓度降低，进而导致小麦光合作用强度减弱，D错误。
【题型】选择题
【难度】较易
4.
【答案】A
【解析】化能合成作用不需要叶绿素，①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化学能将CO2和H2O合成有机物，②正确；光合作用和化能合成作用都属于自养生物的营养方式，③正确；光合作用所利用的能量是光能，化能合成作用所利用的能量是氧化还原反应过程中释放的化学能，④错误。
【题型】选择题
【难度】较易
5.
【答案】C
【解析】西藏拉萨地区，白天温度高，日照强而长，所以白天植物的光合作用旺盛，且光合作用强度大于呼吸作用强度，有利于有机物的积累；高原昼夜温差大，夜晚气温低，呼吸作用弱，分解的有机物少，因此细胞中积累的有机物多，导致叶球重量增加。
【题型】选择题
【难度】较易
6.
【答案】D
【解析】在分解者的作用下，施用有机肥可以增加大田空间的CO2浓度，提高光合作用强度，有利于提高农作物产量，A正确；阴雨天光照弱，光合作用合成的有机物减少，所以适当降温能减少有机物的消耗，有利于农作物产量的提高，B正确；大棚种植的植物，在白天适当升高温度，使有机物的积累增多，晚上适当降低温度，使有机物分解减少，从而有利于产量的提高，C正确；植物的种子收获以后应储存在低温、低氧、干燥的环境中，目的是降低种子的呼吸作用强度，减少有机物的消耗，D错误。
【题型】选择题
【难度】一般
7.
【答案】D
【解析】适当增加光照以补充冬季的阳光不足，提高作物的产量，①正确；空气湿度过大，会使薄膜上产生一层水膜，从而会降低透光率，影响光合作用，②错误；光合作用所需的能量来自其光反应过程，而不是呼吸作用，且增加温室中氧气的含量，能促进呼吸作用，加快有机物的消耗，③错误；温室内尽量保持昼夜温差，减少夜间有机物的消耗，以利于有机物的积累，④正确。
【题型】选择题
【难度】较易
8.
【答案】C
【解析】据图分析，该实验的自变量为光照强度、温度和二氧化碳浓度，A正确；图中三条曲线在光照强度小于a时，都没有达到光饱和点，限制因素是光照强度，B正确；光照强度为b时，曲线I和Ⅱ的光照强度相同，二氧化碳浓度相同，因此造成曲线I和Ⅱ光合作用强度差异的原因是温度的不同，C错误；光照强度为c时，三条曲线已经达到光饱和点，光合作用强度差异的原因不是光照强度，D正确。
【题型】选择题
【难度】较难
9.
【答案】D
【解析】分析图示可知，这一天的6：00（甲曲线的A点）和18：00时，甲乙两植物光合作用吸收CO2的速率和呼吸作用释放CO2的速率相等；在6：00之前，甲乙两植物的光合作用已经开始，但光合作用强度小于细胞呼吸强度，A错误；在18时后，甲乙两植物的光合作用速率开始小于细胞呼吸速率，有机物积累最多的时刻应为18：00时，E点时有机物的积累量已经减少，B错误；图示曲线的B～C段下降的主要原因是气孔部分关闭导致叶内CO2浓度降低，D～E段下降的原因是光照强度减弱，光反应产生[H]和ATP的速率减慢，所以曲线B～C段和D～E段下降的原因不相同，C错误；B～D段，乙曲线的变化为植物的“午休现象”，是气孔关闭导致叶内CO2浓度降低之故；甲植物可能不存在“午休现象”或气孔关闭程度很小或气孔无法关闭，D正确。
【题型】选择题
【难度】较难
10.
【答案】C
【解析】因实验是在恒定且适宜温度下进行，所以AB段植物呼吸作用的速率是恒定的，A正确；B点装置内O2浓度开始增加，说明B点开始进行光照处理，B正确；BC段装置内O2浓度逐渐增加，说明BC段光合作用速率大于呼吸作用速率，但CD段装置内O2浓度维持恒定，说明CD段光合作用速率等于呼吸作用速率，C错误；CD段装置内O2浓度维持恒定，且此时适宜温度，光照强度一定，说明CD段光合作用的限制因素是CO2浓度，D正确。
【题型】选择题
【难度】较难
11.
【答案】D
【解析】水的光解、O2的释放发生在叶绿体的类囊体薄膜上，A错误；t2→t3，限制光合速率的因素为CO2浓度，若在t2时刻增加光照，光合速率不会提高，B错误；t3→t4，暗反应增强，一定程度上加快了ATP和ADP的转化，同时促进了光反应，C错误；突然停止光照，光反应停止，类囊体薄膜上ATP合成受阻，ADP和Pi含量升高，C3化合物还原后的直接产物含量降低，D正确。
【题型】选择题
【难度】较难
12.
【答案】D
【解析】图中B点和I点，该植物的光合作用强度和呼吸作用强度相同，A正确；图中DE段不是直线的原因是夜间温度不稳定，温度影响酶的活性，进而影响植物的呼吸作用强度，B正确；如果S1+S3+S5＞S2+S4，呼吸作用强度大于净光合作用强度，表明该植物在这两昼夜内有机物的积累量为负值，C正确；图中S2明显小于S4，造成这种情况的主要外界因素最可能是光照强度不同，D错误。
【题型】选择题
【难度】较难
13.
【答案】
（1）甲
叶绿体、线粒体、细胞质基质
类囊体薄膜（基粒或叶绿体）、线粒体基质（线粒体）
（2）光照强度
CO2浓度、温度
甲
（3）光合作用强度等于呼吸作用强度
右
（4）黑暗
【解析】
（1）由于滨藜是一种在沙漠中生活的植物，其为阳生植物，达到光饱和点和光补偿点所需要的光照强度比较大，所以图1中代表滨藜光合作用强度变化的曲线是甲。b1点时植物叶肉细胞内光合作用强度等于呼吸作用强度，故产生ATP的部位有叶绿体、线粒体、细胞质基质。光反应阶段水在光下分解成[H]和O2，有氧呼吸的第二阶段丙酮酸和水反应生成[H]和CO2，故水参与反应并产生[H]的部位有类囊体薄膜、线粒体基质。
（2）由图分析可知，图中e点时，光照强度增加，甲的净光合速率增加，故限制甲植物增产的主要环境因素是光照强度。图中e点时，光照强度增加，乙的净光合速率不再增加，故限制乙植物增产的主要环境因素是CO2浓度、温度。图中e点时，植物甲和乙的净光合速率相等，但甲的呼吸速率大于乙，故此时固定CO2量较多的植物是甲。
（3）图中b1点时净光合速率为0，故其含义是光合作用强度等于呼吸作用强度。Mg是合成叶绿素所必需的元素，缺Mg则叶绿素无法合成，植物的光合作用强度降低，而呼吸速率不变，b2点表示光合作用强度等于呼吸作用强度，若将植物移植到缺Mg的环境中培养，则需增大光照强度才能保证光合作用强度等于呼吸作用强度，故一段时间后b2点将向右移。
（4）若探究温度对细辛叶片细胞呼吸强度的影响，则该实验需在黑暗条件下进行，以排除光合作用的影响。
【题型】综合题
【难度】较易
14.
【答案】
（1）总叶绿素含量
气孔导度
（2）高
高
（3）形态大小、生理状态
NaHCO3（或CO2）
（4）抽出叶片中细胞与细胞间的气体
【解析】
（1）分析表格中的数据可知，沙尘暴的实验组叶绿素含量比对照组低，气孔导度也比对照组低，导致云杉光合作用速率下降。
（2）根据题意，若沙尘暴对云杉光合作用中光反应阶段的影响更大，导致光反应产生的还原氢和ATP不足，则三碳化合物的还原减弱，三碳化合物的含量升高。若沙尘暴对云杉光合作用中暗反应阶段的影响更大，则与对照组相比，实验组二氧化碳的固定减弱，则其叶肉细胞中C5的含量增加。
（3）根据实验的单一变量原则，无关变量要相同且适宜，否则会影响实验的效果，所以选择实验材料时应该注意小圆叶片的形态大小、生理状态应该相同。小圆形叶片进行光合作用，产生氧气使得叶片浮起，所以溶液应该可以为小圆形叶片提供光合作用的原料二氧化碳，因此在实验装置加入的液体中应含有NaHCO3（或CO2）。
（4）小圆形叶片中本来产生的氧气导致其不能沉入水底，所以应该先将实验前产生的气体从叶片的细胞和细胞间抽去。
【题型】综合题
【难度】一般
15.
【答案】
（1）O2
（2）200
160
（3）新鲜叶片改为经过消毒的死叶片
环境物理因素（如温度变化等）对实验的影响
（4）释放的二氧化碳与吸收氧气量的差
光合作用强度大于呼吸作用，使光合作用所需二氧化碳不够或光合作用吸收和产生的气体量相等，变化量与呼吸强度相关
【解析】
（1）二氧化碳缓冲液可以维持试管中二氧化碳量的恒定，因此试管中气体含量的变化就是氧气的变化。
（2）由于总光合量=净光合量+呼吸量，图乙植物光照强度为15千勒克斯时，1小时光合作用产生的气体体积为150+50=200（毫升）。植物呼吸作用消耗50ml氧气，根据呼吸商为0.8，植物呼吸作用释放40mL二氧化碳，而一共需要200mL二氧化碳，所以植物还需从外界吸收二氧化碳的量为160mL。
（3）为了使实验结果更具说服力，本实验还可用一枚消毒的死叶片进行对照；以排除温度、大气压等环境中的物理因素对实验的影响。
（4）如果将试管中的CO2缓冲液改为水，则实验测得的数据指标是释放的二氧化碳量与吸收氧气量的差值。由于是密闭容器，并且光合作用强度大于呼吸作用，使光合作用所需二氧化碳不足或光合作用吸收和产生的气体量相等，并且氧气的变化量与呼吸强度相关，可见在实验过程中CO2和O2的浓度均能发生改变，所以该方法测得的实验数据不能较准确说明光合作用速率变化。
【题型】综合题
【难度】较难