新课标生物必修一达标检测试题：5.4.2光合作用与能量转化-光合作用的原理和应用(含解析）

新课标·生物必修一·达标检测试题
20　光合作用的原理和应用
1．2,6?二氯酚靛酚是一种蓝色染料，能被还原剂还原成无色，从叶绿体中分离出类囊体，置于2,6?二氯酚靛酚溶液中，对其进行光照，发现溶液变成无色，并有O2释放。此实验证明(　　)
A．光合作用在类囊体上进行
B．光合作用产物O2中的氧元素来自CO2
C．光反应能产生还原剂和O2
D．光合作用与叶绿体基质无关
解析：光反应场所是类囊体薄膜，但不能说明光合作用的场所是类囊体，A错误；本题中也无法证明光合作用产物O2中的氧元素来自CO2，并且氧气中的氧元素来源于水，B错误；由于“类囊体置于2,6?二氯酚靛酚溶液中，对其进行光照，发现溶液变成无色，并有氧气释放”本实验可以证明光反应能产生还原剂和O2，C正确；本实验中没有对照实验得不出和叶绿体基质的关系，D错误。故选C项。
答案：C
2．在光合作用过程中，光能最初用于(　　)
A．CO2的固定
B．C3的还原
C．将水分解为O2和[H]
D．将淀粉分解为葡萄糖
解析：光能被转化成ATP中活跃的化学能，同时分解水产生[H]和O2。
答案：C
3．在光合作用中，不需要酶参与的过程是(　　)
A．CO2的固定
B．叶绿素吸收光能
C．C3的还原
D．ATP的形成
解析：CO2的固定和C3的还原过程都需要酶的参与；ATP的形成也需要相应的酶参与；而叶绿素吸收光能不需要酶的参与。
答案：B
4．在实验室中，如果要测定藻类植物是否能完成光反应，最好是检验(　　)
A．葡萄糖的合成
B．二氧化碳的消耗
C．叶绿体的含量
D．氧气的释放
解析：光合作用的光反应产生了氧气，而二氧化碳的消耗和葡萄糖的产生在光合作用的暗反应阶段。
答案：D
5．光合作用过程中，与光反应相比，暗反应阶段的特点是(　　)
A．需要光、叶绿体色素和酶
B．在酶、ATP和[H]的作用下完成CO2的固定和C3的还原，最终形成有机物
C．把水光解为[H]和O2
D．把光能转化为储存在糖类中的化学能
解析：暗反应阶段是一系列的酶促反应，主要的物质变化是CO2的固定和C3的还原。
答案：B
6．光合作用过程中，水的光解及三碳化合物形成糖类所需要的能量分别来自(　　)
A．细胞呼吸产生的ATP和光能
B．都是细胞呼吸产生的ATP
C．光能和光反应产生的ATP
D．都是光反应产生的ATP
解析：光合作用中水的光解发生在光反应阶段，需要光能作能源；三碳化合物在暗反应中被还原，其动力来自光反应产生的ATP，还原剂是光反应产生的[H]。
答案：C
7．在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中C3和C5含量的变化是(　　)
A．C3和C5都迅速减少
B．C3和C5都迅速增加
C．C3迅速增加，C5迅速减少
D．C3迅速减少，C5迅速增加
解析：突然停止光照，光反应停止，[H]和ATP产生停止，由于暗反应中C3还原继续进行，消耗[H]和ATP，随着[H]和ATP的减少，C3还原减慢甚至停止，但CO2的固定依然进行，因此在短时间内C3积累，C5减少。
答案：C
8．离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2的供应，短暂时间内叶绿体中C3与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
解析：在光合作用暗反应过程中，CO2首先与C5结合，形成2个C3，最后经一系列的循环后又产生C5。所以叶绿体在光照下进行光合作用时，C3和C5含量都维持在相对平衡的状态。如果突然中断CO2的供应，CO2固定减弱，所以C3减少而C5增多。
答案：C
9．为了研究光合作用，生物小组的同学把菠菜叶磨碎，分离出细胞质基质和全部叶绿体。然后又把部分叶绿体磨碎分离出叶绿素和叶绿体基质，分别装在四支试管内，并进行光照，如图所示。哪一支试管能检测到光合作用的光反应过程(　　)
A．甲
B．乙
C．丙
D．丁
解析：光合作用的光反应过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上，需要叶绿素和酶。
答案：B
10．生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合速率并未随之增加，主要限制因素是(　　)
A．呼吸作用和暗反应
B．光反应
C．暗反应
D．呼吸作用
解析：生长于较弱光照条件下的植物光反应弱，生成的ATP和[H]少，即使提高CO2浓度，暗反应的速率也不会提高，光合速率并未随之增加。
答案：B
11．如图表示叶绿体的结构和功能，请回答：
(1)与光合作用有关的色素分布在图中[　]________上。
(2)光反应是在________________上进行的，暗反应是在[　]________________________中进行的。
(3)光反应的生理意义是：光反应所产生的[③]________和[　]________________是暗反应所必需的。
(4)暗反应包括[⑥]____________和[　]____________。
答案：
(1)[②]类囊体的薄膜
(2)类囊体的薄膜　[⑧]叶绿体的基质
(3)[H]　[④]ATP
(4)CO2的固定　[⑤]C3的还原
12．为缓解能源危机这一全球性问题，开发和利用新能源受到广泛关注。研究发现，小球藻在高氮条件下光合作用强，油脂积累少；在低氮条件下生长较慢，但能积累更多油脂。为获得油脂生产能力强的小球藻，制造生物质燃料，科研人员进行了实验。
请回答问题：
(1)小球藻通过光反应将________能转变成不稳定的化学能，经过在叶绿体基质中进行的________反应，将这些能量储存在有机物中。
(2)科研人员进行了图1所示的实验，发现培养基上的藻落(由一个小球藻增殖而成的群体)中，只有一个为黄色(其中的小球藻为X)，其余均为绿色(其中的小球藻为Y)。
小球藻X的出现可能是EMS(一种化学诱变剂)导致小球藻发生了基因突变，不能合成________，因而呈黄色。为初步检验上述推测，可使用________观察并比较小球藻X和Y的叶绿体颜色。
(3)为检测油脂生产能力，研究者进一步实验，结果如图2所示。
据图可知，高氮条件下________________________，说明小球藻X更适合用于制造生物质燃料。
答案：(1)光　暗(碳)
(2)叶绿素　显微镜
(3)小球藻X的油脂生产能力高于Y
13．下列关于光合作用和呼吸作用的叙述，正确的是(　　)
A．光合作用和呼吸作用总是同时进行的
B．光合作用产生的ATP主要用于呼吸作用
C．光合作用形成的糖类在细胞呼吸中被利用
D．光合作用与细胞呼吸分别在植物的叶肉细胞和根细胞中进行
解析：光合作用只有在有光的条件下进行，呼吸作用在有光和无光的条件下都能进行，所以在有光的条件下能够进行光合作用和呼吸作用，在黑暗中只能进行呼吸作用，故A错误；光合作用产生的ATP只用于暗反应的C3还原，不能用于其他的生命活动，故B错误；光合作用合成的糖类可用于呼吸作用被分解，故C正确；活细胞都能进行呼吸作用，光合作用只能在绿色植物的含叶绿体组织细胞中进行，故D错误。
答案：C
14．将一株生长正常的某种植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养。从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0。之后保持不变。在上述整时间段内，玻璃容器内CO2浓度表现出的变化趋势是(　　)
A．降低至一定水平时再升高
B．持续保持相对稳定状态
C．降低至一定水平时保持不变
D．升高至一定水平时保持相对稳定
解析：密闭容器内的植物在光照条件下既能进行光合作用也能进行有氧呼吸，植物净光合速率＝实际光合速率－呼吸速率，净光合速率只要大于0，则光合作用消耗的CO2量就大于有氧呼吸释放的CO2量；根据题意，从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0，之后保持不变。说明密闭容器内的CO2浓度从光照开始就下降，当净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0时，密闭容器内的CO2浓度停止下降，保持不变。
答案：C
15．现有四个实验装置，若要验证植物的光合作用需要二氧化碳，则应选用的装置组合是(　　)
A．①和②
B．①和③
C．②和③
D．③和④
解析：在探究光合作用过程的实验中，确认实验目的、实验变量非常关键。本实验的目的是“验证植物的光合作用需要二氧化碳”，自变量是有无二氧化碳，无关变量必须相同且适宜。因此，实验装置必须置于光照条件下，由图示可以看出，①③均有光照，保证了无关变量不干扰实验结果。二者唯一不同的是小烧杯外的溶液：①中的NaOH溶液具有除去二氧化碳的作用，③中的清水不具此作用。对比①③，有二氧化碳的③中能进行光合作用，不含二氧化碳的①中不能进行光合作用。
答案：B
16．科学家提取植物细胞中的叶绿体，用高速离心法打破叶绿体膜后，分离出类囊体和基质，在不同条件下进行实验(如下表所示)，用来研究光合作用过程，下列选项中各试管得到的产物情况正确的是(　　)
试管
叶绿体结构
光照
C18O2
ATP、[H]
C5
甲
类囊体
＋
＋
－
－
乙
基质
－
＋
＋
＋
丙
基质
＋
＋
－
＋
丁
基质和类囊体
＋
＋
－
＋
注：表中的“＋”表示“添加”，“－”表示“不添加”。
A．甲试管可得到18O2
B．乙试管可得到C3
C．丙试管可得到葡萄糖和淀粉
D．丁试管可得到乳糖
解析：光合作用产生的O2来源于水的光解，甲试管中没有H18O2，所以没有18O2；乙试管中有C18O2和C5，可得到C3；丙试管不含ATP、[H]，所以得不到葡萄糖和淀粉；乳糖是动物细胞内合成的二糖。
答案：B
17．离体叶绿体在光下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2的供应，下列关于一段时间内叶绿体中ATP与O2的相对含量变化的示意图中，正确的是(　　)
解析：离体叶绿体在光下进行稳定的光合作用时，突然中断CO2的供应使C3合成减少，一段时间内暗反应逐渐减弱，暗反应消耗的ATP也逐渐减少，故ATP相对含量逐渐增加；随着暗反应的减弱，光反应也逐渐减弱，所以叶绿体内O2含量逐渐减少。
答案：B
18．如图表示3株脱淀粉(经充分“饥饿”处理)的长势相同的同种植株放在透光的不同钟罩内，以下关于本实验目的的叙述中最准确的是(　　)
A．证明光合作用的必需条件是CO2
B．证明光合作用的速率随CO2浓度的增大而增大
C．证明过多的CO2抑制光合作用
D．证明NaOH能促进光合作用
解析：三组装置的不同点是CO2浓度不同，所以本实验的目的是研究不同CO2浓度条件下植物的光合作用情况。
答案：B
19．如图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图。一段时间后，以下相关比较不正确的是(　　)
A．Y2的质量大于Y3的质量
B．④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量
C．②中水的质量大于④中水的质量
D．试管①的质量大于试管②的质量
答案：C
20．在叶绿体中，ATP和ADP的运动方向是(　　)
A．ADP由类囊体薄膜向叶绿体的基质运动，ATP则向相反方向运动
B．ATP与ADP同时由类囊体薄膜向叶绿体基质运动
C．ATP与ADP同时由叶绿体的基质向类囊体薄膜运动
D．ATP由类囊体薄膜向叶绿体的基质运动，ADP的运动方向则正好相反
解析：叶绿体是进行光合作用的场所，光反应在叶绿体类囊体薄膜上进行，此过程中消耗来自叶绿体基质的ADP，产生ATP，供暗反应阶段C3的还原，所以叶绿体中ATP由类囊体薄膜向叶绿体的基质运动，ADP则由叶绿体的基质向类囊体薄膜运动。
答案：D
21．如图表示某地夏季一密闭大棚内一昼夜间CO2浓度的变化。下列能正确表示e点时单位时间内棚内植株消耗的CO2总量与消耗的O2总量之比(体积比)的是(　　)
解析：e点时CO2的量不再增加，超过e点后CO2的含量下降，说明此时光合速率等于细胞呼吸速率，即光合作用吸收的CO2量等于细胞呼吸消耗的O2的量。
答案：B
22．将如图所示细胞置于密闭容器中培养。在不同光照强度下，细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。下列叙述错误的是(　　)
A．黑暗条件下，①增大、④减小
B．光强低于光补偿点时，①、③增大
C．光强等于光补偿点时，②、③保持不变
D．光强等于光饱和点时，②减小、④增大
解析：图示细胞为叶肉细胞，在黑暗条件下、密闭容器中，该细胞不进行光合作用，只进行细胞呼吸，吸收O2，放出CO2，因此①增大、④减小。光强低于光补偿点时，光合作用和细胞呼吸同时进行，但细胞呼吸强度大于光合作用强度，细胞吸收O2，放出CO2，此时在密闭容器中①增大、③减小。光强等于光补偿点时，细胞呼吸强度等于光合作用强度，因此细胞吸收O2速度等于放出CO2速度，即②、③保持不变。光强等于光饱和点时，光合作用强度最大，细胞光合作用吸收CO2速度大于细胞呼吸吸收O2的速度，因此②减小、④增大。
答案：B
23．为研究棉花去棉铃(果实)后对叶片光合作用的影响，研究者选取至少具有10个棉铃的植株，去除不同比例棉铃，3天后测定叶片的CO2固定速率以及蔗糖和淀粉的含量。结果如图：
(1)光合作用暗(碳)反应利用光反应产生的ATP和________，在________中将CO2转化为三碳化合物，进而形成淀粉和蔗糖。
(2)由图1可知，随着去除棉铃的百分率的提高，叶片光合速率________。本实验中对照组(空白对照组)植株的CO2固定速率相对值是________。
(3)由图2可知，去除棉铃后，植株叶片中________增加。已知叶片光合产物会运到棉铃等器官并被利用，因此去除棉铃后，叶片光合产物利用量减少，________降低，进而在叶片中积累。
(4)综合上述结果可推测，叶片中光合产物的积累会________光合作用。
(5)一种验证上述推测的方法为：去除植株上的棉铃并对部分叶片遮光处理，使遮光叶片成为需要光合产物输入的器官，检测________叶片的光合产物含量和光合速率。与只去除棉铃植株的叶片相比，若检测结果是____________________________________，则支持上述推测。
解析：
(1)光反应为暗(碳)反应提供了[H]和ATP，暗(碳)反应的场所是叶绿体基质。
(2)根据图1可以看出叶片光合速率随去除棉铃的百分率的提高而下降。图1中去除棉铃的百分率为“0”是空白对照组，植株的CO2固定速率相对值是28。
(3)由图2可知，去除棉铃后，植株叶片中的蔗糖和淀粉的含量提高，说明光合产物的输出量下降，导致光合产物在叶片中积累。
(4)根据题图可以看出随着去除棉铃的百分率的提高，叶片光合速率下降，而光合产物在叶片中积累，说明叶片中光合产物的积累会抑制光合作用。
(5)与只去除棉铃植株的叶片相比，如果检测到未遮光的叶片中光合产物下降且光合速率上升，则说明叶片光合产物的积累会抑制光合作用。
答案：(1)[H]　叶绿体基质　(2)逐渐下降　28　(3)淀粉和蔗糖的含量　输出量　(4)抑制　(5)未遮光　光合产物含量下降，光合速率上升
24．观赏植物蝴蝶兰可通过改变
CO2
吸收方式以适应环境变化。长期干旱条件下，蝴蝶兰在夜间吸收
CO2并贮存在细胞中。
(1)依图a分析，长期干旱条件下的蝴蝶兰在0～4时________(选填“有”或“无”)ATP和[H]的合成，原因是________________；此时段________(选填“有”或“无”)光合作用的暗反应发生，原因是
________________；10～16
时无明显
CO2
吸收的直接原因是________。
(2)从图b可知，栽培蝴蝶兰应避免________，以利于其较快生长。此外，由于蝴蝶兰属阴生植物，栽培时还需适当________。
解析：(1)0～4时，无光照，光合作用不能进行，但可以进行呼吸作用，合成ATP和[H]；此时段叶绿体内不能合成ATP和[H]，暗反应无法进行；10～16时，在长期干旱条件下，植物为了减少水分的蒸发，关闭气孔，导致CO2吸收受阻。(2)从图b中可以看出，正常情况下比长期干旱时有机物的积累量大，所以为了利于蝴蝶兰的生长应避免长期干旱，又因蝴蝶兰属阴生植物，所以栽培还需适当遮光。
答案：(1)有　呼吸作用合成　无　叶绿体在无光时不能合成ATP和[H]　气孔关闭
(2)长期干旱(或长期缺水)　遮光
25．用高速离心机打碎小球藻细胞，获得可以进行光合作用的离体叶绿体，进行如图所示的实验。请分析回答下列问题：
(1)实验A中离体的叶绿体能合成糖类，碳酸氢钠溶液所起的作用是________________。若要使该实验中没有糖类产生，烧杯中液体应改为________________________。
(2)若要使实验B中离体的叶绿体内糖类合成速度明显加快，在光照和CO2条件不变且适宜的情况下，可考虑采用________________的方法。
(3)若要使实验C中离体的叶绿体产生糖类，锥形瓶内至少应加入________和________。
(4)科学家鲁宾和卡门利用小球藻作实验材料，用18O分别标记H2O和CO2，最终证明光合作用释放的O2来自H2O；科学家卡尔文用14C标记CO2供小球藻进行光合作用，探明了卡尔文循环途径。以上科学家在实验中共同使用了________________技术。
解析：(1)植物体合成糖类是叶绿体进行了光合作用的结果，而光合作用需要CO2，碳酸氢钠溶液的作用是提供CO2；如果将碳酸氢钠溶液换成氢氧化钠溶液，因为氢氧化钠溶液可以吸收玻璃罩中的CO2，所以光合作用不能进行，没有糖类生成。(2)影响光合作用的因素有光照强度、CO2浓度、温度、矿质离子和水等，其中适当提高温度可以增强酶的活性，因为实验B的装置中只有离体的叶绿体，不用考虑呼吸作用消耗，且实验B装置所处温度较低(10℃)，所以适当提高温度可以使糖类合成速度明显加快。矿质离子虽然可以影响光合作用，但因实验材料是离体的叶绿体，没有完整的细胞结构，或实验B中本来就不缺乏矿质离子，所以添加矿质离子后不会明显改变光合速率；题图实验中实验材料置于水中，光合作用利用的水很少，所以加水也不会明显提高光合速率。(3)实验C中离体的叶绿体置于黑暗处，不能进行光反应，也就不能为暗反应提供ATP和[H]，所以其暗反应不能进行，如果要使实验C中产生糖类，则锥形瓶中至少应加入ATP和[H]。(4)研究光合作用过程中物质变化、元素转移的情况时可以用同位素标记法进行示踪。
答案：(1)提供CO2　氢氧化钠溶液(碱液)　(2)适当提高温度　(3)ATP　[H]　(4)同位素示踪(同位素标记)