高考生物一轮复习专题作业8：光合作用（含解析）

高考生物一轮复习专题作业
第8讲　光合作用
A组　基础题组
题组一　提取和分离叶绿体色素
1.(2017课标全国Ⅲ)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是(　　)
A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示
D.叶片在640~660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
答案　A　本题考查光合作用过程中光合色素的吸收光谱等相关知识。类胡萝卜素不吸收红光,A错误。光合色素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制,B正确。光合作用的作用光谱既可用O2的释放速率随光波长的变化来表示,也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示,C正确。叶片在640~660 nm波长光下只有叶绿素能吸收光能,进行光合作用,释放O2,D正确。
2.下列有关“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述中,错误的是　(　　)
A.将5克新鲜菠菜叶剪碎后,放入研钵中,加入碳酸钙、石英砂和无水乙醇后加以研磨
B.吸取少量滤液,沿铅笔细线均匀画出一道滤液细线,并连续快速画2~3次
C.把画好细线的滤纸条插入层析液中,滤液细线不能浸没在层析液中
D.滤纸上相邻色素带间距离最近的是叶绿素a与叶绿素b
答案　B　将5克新鲜菠菜叶剪碎后,放入研钵中,加入碳酸钙(防止研磨中色素被破坏)、石英砂(使研磨更充分)和无水乙醇(提取色素)后加以研磨,A正确;画滤液细线时,不应连续迅速重复画线,而应等滤液干后再重复画线,B错误;把画好细线的滤纸条插入层析液中,滤液细线不能触及层析液,否则色素会溶解在层析液中,影响实验结果,C正确;滤纸上相邻色素带间距离最近的是叶绿素a与叶绿素b,D正确。
题组二　光合作用的过程及影响光合作用的环境因素
3.1880年美国生物学家恩吉尔曼设计了一个实验研究光合作用的光谱。他将棱镜产生的光谱投射到丝状水绵体上,并在水绵悬液中放入好氧细菌,观察细菌的聚集情况(如图)。他得出光合作用在红光区和蓝光区最强。下列有关叙述正确的是(　　)
A.好氧细菌主要利用红光和蓝光进行光合作用
B.水绵通过光合作用为好氧细菌提供O2
C.水绵通过光合作用为好氧细菌提供有机物
D.图b表明,只有红光和蓝光可用于光合作用
答案　B　好氧细菌代谢类型为异养需氧型,不能进行光合作用,A错误;水绵通过光合作用为好氧细菌提供O2,B正确;题述实验不能证明水绵光合作用能产生有机物,C错误;图b表明,红光和蓝光用于光合作用时光合效率较高,但其他光同样可用于光合作用,只是光合效率较低,D错误。
4.下列有关叶绿体及光合作用的叙述,正确的是(　　)
A.破坏叶绿体外膜后,O2不能产生
B.植物生长过程中,叶绿体内各种色素的比例保持不变
C.与夏季相比,植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短
D.在离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后,可完成碳反应
答案　D　植物光合作用的光反应在叶绿体类囊体薄膜上进行,碳反应(暗反应)在叶绿体基质中进行,因此破坏叶绿体外膜,不影响O2的产生,故A错误;离体的叶绿体基质中含有与碳反应有关的酶,获得ATP、NADPH和CO2后,可完成碳反应,故D正确;植物生长过程中,叶绿体中各种色素的比例会随植物生长期、光照、温度等的变化而变化,故B错误;与夏季相比,植物在冬季光合速率降低的主要原因是温度降低和光照减弱,故C错误。
5.(2019北京东城期末)Rubisco是植物细胞内参与光合作用CO2固定的酶。如表是不同温度对两种水稻中Rubisco酶活性(μmol·mg-1·min-1)影响的有关数据。以下叙述不正确的是　(　　)
水稻品种
21 ℃
30 ℃
两优
1.13
0.80
丰优
1.07
0.79
A.Rubisco分布在叶绿体基质中
B.Rubisco催化C3和CO2结合
C.30 ℃时酶活性下降会使两种水稻光合作用速率下降
D.30 ℃与21 ℃相比,丰优比两优酶活性的变化幅度小
答案　B　Rubisco催化二氧化碳的固定,在叶绿体的基质中,A正确;二氧化碳与C5结合固定转化为C3,B错误;30 ℃时酶活性下降导致植物固定二氧化碳速率下降,光合速率下降,C正确;对比表格数据丰优比两优水稻酶活性下降幅度低,D正确。
6.将置于阳光下的盆栽植物移至黑暗处,则细胞内三碳化合物与糖类生成量的变化是(　　)
A.C3突然增加,(CH2O)减少
B.C3与(CH2O)都减少
C.C3与(CH2O)都增加
D.C3突然减少,(CH2O)增加
答案　A　光合作用包括光反应和暗反应两个阶段,光反应为暗反应提供[H]和ATP,[H]用于还原三碳化合物,最终生成C6H12O6,ATP为暗反应提供能量。光反应的能量直接来自太阳能,即必须在光下产生。将盆栽植物移至黑暗处,停止了光照,在其他条件如CO2浓度等没有发生变化的情况下,从气孔进入的CO2仍被C5固定生成C3。由于光照停止,光反应停止,[H]和ATP不能生成,C3因缺乏[H]和ATP不能被还原,所以此时的叶肉细胞内C3暂时增加,C6H12O6的生成量减少。故A选项正确。
7.下列各图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况,除各图中所示的因素外,其他环境因素均控制在最适范围。下列分析错误的是(　　)
A.甲图中a点的限制因素可能是叶绿体中色素的数量
B.乙图中d比c点在相同时间内叶肉细胞中生成C5的速率快
C.M、N点的限制因素是光照强度,P点的限制因素是温度
D.丙图中,随着温度的升高,曲线走势将稳定不变
答案　D　从甲图中可以看出,光照强度和二氧化碳的浓度不是a点光合速率的限制因素,限制因素可能是叶绿体中色素的数量,A正确;乙图中d点与c点相比,光照强度增加,光反应速率加快,产生的ATP和[H]增加,因此d点在相同时间内叶肉细胞中C3的还原量多,生成C5的速率快,B正确;图中M、N、P三点的限制因素分别是光照强度、光照强度、温度,C正确;丙图中,随着温度的升高,曲线走势有可能下降,因为超过最适温度,酶的活性降低,D错误。
题组三　光合作用与呼吸作用的关系
8.(2018北京平谷五中期中)下图为高等植物细胞内发生的部分物质转化过程示意图。下列有关分析不正确的是(　　)
A.发生在生物膜上的过程有③④
B.人体细胞中也可发生的过程有②④
C.②过程形成的ATP可用于③过程
D.在光照充足等适宜条件下,①消耗的CO2多于②产生的CO2
答案　C　分析图解,①表示暗反应,②表示有氧呼吸的第一、二阶段或产生CO2的无氧呼吸,③表示光反应,④表示有氧呼吸的第三阶段。光合作用的光反应阶段发生在叶绿体的类囊体薄膜上,有氧呼吸的第三阶段发生在线粒体内膜上,A正确;人体细胞不能进行光合作用,但是能够进行细胞呼吸,因此可发生的过程有②④,B正确;③过程水的光解不需要ATP,②过程形成的ATP可用于各项生命活动,C错误;在光照充足等适宜条件下,①消耗的CO2多于②产生的CO2,D正确。
9.(2018北京丰台二模)为了研究缺失叶黄素的植株(甲)和正常的植株(乙)光合作用速率的差异,某实验小组设计实验并测得相关数据如下表(温度和CO2浓度等条件均适宜),下列有关说法正确的是(　　)
光合作用速率与呼吸作用速率相等时的光照强度(klx)
光合作用速率达到最大值时的最小光照强度(klx)
光合作用速率最大值时CO2吸收量(mg/h)
黑暗条件下CO2释放量(mg/h)
甲植物
1
3
12
6
乙植物
3
9
30
14
A.植株甲因缺失叶黄素而使得叶片呈现黄色,且呼吸速率降低
B.光照强度为3 klx时,植株甲光合作用所需CO2只来源于呼吸作用
C.光照强度为1 klx时,植株乙的光合速率大于其呼吸速率
D.光照强度为3 klx时,甲、乙两植株固定CO2速率的差为4 mg/(100cm2·h)
答案　D　叶黄素为黄色,植株甲缺失叶黄素,叶片应呈绿色,缺失叶黄素与呼吸速率无关,A错误;表格中,光照强度为3 klx时是植株甲光合速率达到最大值的最小光照强度,即光饱和点,此时光合速率大于呼吸速率,光合作用所需的CO2来自呼吸作用和外界环境,B错误;光照强度为3 klx时,植株乙的光合速率与呼吸速率相等,所以在光照强度为1 klx时,其呼吸速率大于光合速率,C错误;固定CO2的速率即实际光合速率,光照强度为3 klx时,植株甲的实际光合速率为12+6=18[mg/100 cm2·h],植株乙的实际光合速率为14 mg/(100 cm2·h),所以此光照强度下,植株甲的实际光合速率比植株乙的大4 mg/(100 cm2·h),D正确。
B组　提升题组
一、选择题
1.(2019北京西城期末)利用水稻品种“两优培九”,研究其叶片净光合速率与叶温的变化关系,结果如图。以下叙述正确的是(　　)
A.实验需要控制相同且适宜的呼吸强度
B.真光合速率最适温度出现在33 ℃左右
C.5 ℃时此植物的ATP仅来自细胞呼吸
D.曲线下降可能是因为呼吸速率增加
答案　D　实验需要控制相同且适宜的无关变量,本实验因变量为净光合速率,净光合速率=光合速率-呼吸速率,呼吸速率不是无关变量,A错误;净光合速率的最适温度出现在33 ℃左右,B错误;15 ℃时植物只是净光合速率较慢,但仍然进行光合作用产生ATP,C错误;此曲线下降净光合速率下降的原因很可能是呼吸速率增加,D正确。
2.(2018北京海淀二模)研究者使用稳定同位素18O标记水和碳酸盐/碳酸氢盐中的氧,加入三组小球藻培养液中,记录反应起始时水和碳酸盐/碳酸氢盐中18O的比例,光照一段时间后,分别检测小球藻释放的氧气中18O 的比例,实验结果如下表所示。下列相关叙述,不正确的是(　　)
组别
水中 18O
的比例(%)
HC和C中
18O的比例(%)
反应时
间(min)
释放的O2
中 18O的
比例(%)
1
0.85
0.41
45
0.84
2
0.85
0.55
110
0.85
3
0.85
0.61
225
0.85
A.小球藻光合作用所需的CO2可由HC和C提供
B.HC和C中18O的比例不同导致放氧速率不同
C.释放的O2中18O的比例不受光合作用反应时间影响
D.释放的O2中18O比例与水相近,推测氧气来自水
答案　B　由表中数据可知, 小球藻释放的氧气中18O 的比例与水中18O的比例变化一致,与HC和C中18O的比例变化不一致,可以推知氧气来自水中的氧,D选项正确;小球藻释放的氧气中18O 的比例与反应时间变化不一致,推知释放的O2中18O的比例不受光合作用反应时间影响,C选项正确;小球藻光合作用所需的CO2可由HC和C提供,A选项正确。表中数据不能反映放氧速率的不同,B选项错误。
3.(2018北京五十五中期中阶段性调研)科学家往小球藻培养液中通入14CO2后,分别给予小球藻不同时间的光照,结果如下表。
实验组别
光照时间(s)
放射性物质分布
1
2
大量3-磷酸甘油酸(三碳化合物)
2
20
12种磷酸化糖类
3
60
除上述12种磷酸化糖类外,
还有氨基酸、有机酸等
根据上述实验结果分析,下列叙述不正确的是(　　)
A.本实验利用小球藻研究的是光合作用的暗反应阶段
B.每组照光后需将小球藻进行处理使酶失活,才能测定放射性物质分布
C.CO2进入叶绿体后,最初形成的主要物质是12种磷酸化糖类
D.实验结果说明光合作用产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等
答案　C　二氧化碳参与光合作用的暗反应阶段,A正确;由于酶可以反复利用,因此在研究时,光照后需要对酶进行失活处理,B正确;根据表中数据可知,二氧化碳进入叶绿体后首先形成的物质是三碳化合物,C错误;根据表中内容可知,在光照60 s后,产物中有氨基酸、有机酸等,D正确。
二、非选择题
4.(2018北京东城期末)小球藻是一种单细胞藻类,具有光合效率高、营养方式多样且富含有机物等特点,在食品和饲料等多个方面均有广泛应用。
(1)科学家曾以小球藻为材料进行了光合作用机理的研究。鲁宾与卡门在研究光合作用中氧气来源时,利用同位素18O分别对　　　　　　中的氧元素进行标记,得到的结论是　　　　　　　　　　　　　　;卡尔文利用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用,目的是研究　　　　　　　　。?
(2)科研人员研究了不同处理条件对小球藻细胞数量及叶绿素含量的影响。
① 实验条件的设计如下表所示,请将表格内容补充完整。
营养方式
自养
混养
异养
培养基中葡萄糖含量(g/L)
a:　　　?
10.0
10.0
光照强度(Lux)
b:　　　?
2 500
0
②实验结果如下列图表所示。
　　　 实验结果
营养方式　　　
单位质量小球藻中
总叶绿素含量(mg/g)
单位体积藻液中总叶绿素含量
(mg/L)
自养
31.99
9.44
混养
6.31
13.39
异养
3.31
6.34
由结果可知,单位质量小球藻中总叶绿素含量以　　　　方式为最高,但由于该方式下　　　　　　　　　　　,因此单位体积藻液中总叶绿素含量未达最高。据此分析,三种营养方式中　　　　更具优势,这对高密度规模化培养等生产问题具有指导意义。?
答案　(1)二氧化碳和水(或CO2和H2O)　光合作用释放的氧气全部来自水　碳的同化途径(CO2中的碳转化成有机物中碳的过程或暗反应过程)
(2)①　0　2 500
②自养　小球藻细胞数量相对较少(或浓度较低)　混养
解析　(1)根据题目可知,此实验研究光合作用中氧气的来源,光合作用反应物H2O和CO2中有氧元素存在,所以,利用18O分别标记H2O和CO2,结果发现标记H2O时,释放的氧气中有放射性,而标记CO2时释放的氧气中没有放射性,所以得出结论,光合作用中释放的氧气全部来自水;而利用14C标记的14CO2进行光合作用,目的是研究碳的同化途径。(2)①自养情况下小球藻的生长不需要外源提供葡萄糖,仅需提供光照,因此,a应为0、b应为2 500。②由表格可知,自养情况下,单位质量小球藻中总叶绿素含量最大,但是,根据曲线图发现,小球藻细胞数量相对值较小,因此,单位体积藻液中总叶绿素含量未达最高。根据曲线图发现,混养时,小球藻细胞数量相对值较大,所以混养更具有优势。
5.(2018北京西城期末)增施CO2是提高温室植物产量的主要措施之一。但有人发现,随着增施CO2时间的延长,植物的光合作用逐渐减弱。为探究其原因,研究者以黄瓜为材料进行实验,结果如图。
图1
图2
图3
(1)CO2进入叶绿体,被位于　　　　　　　 的Rubisco酶催化,与　　　　　化合物结合而被固定。?
(2)由图可知,常温+CO2处理组在超过29天后,净光合速率开始下降,直至低于常温处理组。此阶段,常温+CO2组淀粉含量与光合速率的变化趋势　　　　　,据此推测光合速率下降可能是由于淀粉积累过多。叶绿体中淀粉的积累一方面会导致　　　　　膜结构被破坏而影响光反应,另一方面有限的氮素营养被优先分配到淀粉的分解代谢中,因此造成光合作用所需的　　　　 等含氮化合物合成不足,进而抑制了光合作用。?
(3)由图可知,在增施CO2情况下,适当升高温度可以　　　光合作用速率。有人认为,这是由于升高温度促进了淀粉分解为可溶性糖,减弱了淀粉大量积累对光合作用的抑制。图中支持该假设的证据是 。?
(4)请根据本研究的结果,对解决“长时间增施CO2抑制光合作用”这一问题,提出两项合理化建议: 。?
答案　(1)叶绿体基质　C5
(2)相反　类囊体　酶(答其他具体和光合作用有关的含氮化合物亦可)
(3)提高　高温+CO2组淀粉含量一直低于常温+CO2组,可溶性糖相反
(4)单独增施CO2时间不宜超过30天;增施CO2的同时合理补充氮肥;增施CO2时适当提高温度(任选其二)
解析　(1)CO2参与光合作用的暗(碳)反应阶段,在叶绿体基质中和C5结合而被固定。(2)由图2可知,29天后常温+CO2处理组的淀粉含量呈上升趋势,与图1净光合速率变化趋势相反。由题干可知,叶绿体中淀粉积累过多时光反应受到影响,故被破坏的应该是类囊体薄膜。光合作用需要酶、光合色素(叶绿体色素)、H2O、CO2等化合物,其中含有氮元素的是酶等。(3)由图1可知,大约在处理天数40天之前,高温+CO2处理组的净光合速率高于常温+CO2处理组,所以适当提升温度可以提高光合作用速率。由题干“升高温度促进了淀粉分解为可溶性糖”,直接证据是图2中高温+CO2处理组淀粉含量低于常温+CO2处理组和图3中高温+CO2处理组可溶性糖的含量高于常温+CO2处理组。(4)由第二问题干可知,长时间增施CO2影响光合速率的原因是淀粉积累过多和缺少氮素营养,故可提出建议:适当升高温度促进淀粉分解、施加氮肥。另外,单独增施CO2时间不宜超过30天。