高考生物一轮复习第9讲能量之源-光与光合作用达标练含答案

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  1．下列关于叶绿体中色素提取的叙述，错误的是(　　)A．菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料B．加入少许CaCO3能避免叶绿素被破坏C．用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素D．研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分解析：选C。叶绿体中的四种色素包括叶绿素a、叶绿素b、叶黄素和胡萝卜素，它们都溶于无水乙醇，C项错误。2．(2020·湖北重点中学一调)下列有关叶绿体中色素的说法，正确的是(　　)A．色素的作用是吸收、传递和转换光能B．叶绿体的膜结构上都有色素分布C．在“绿叶中色素的提取和分离”实验中可用无水乙醇作为层析液D．秋天有些植物叶片变黄是因为叶绿素转化为类胡萝卜素解析：选A。叶绿体中色素的作用是吸收、传递和转换光能，A正确；叶绿体的外膜和内膜上没有色素分布，叶绿体中的色素存在于类囊体薄膜上，B错误；叶绿体中的各种色素在无水乙醇中的溶解度都很大，故无水乙醇只能作为绿叶中色素的提取液，不能作为绿叶中色素分离的层析液，层析液是用石油醚、丙酮和苯按一定比例混合而成的，不同色素在其中的溶解度不同，C错误；秋天有些植物叶片变黄是因为低温条件下叶绿素分子易被破坏，叶片可显示出类胡萝卜素的颜色，D错误。3．利用无水乙醇提取出叶绿体中的色素，设法分离得到各种色素，并将叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素和混合液依次点样在滤纸的1、2、3、4、5位置(如下图所示)。当滤纸下方浸入层析液后，滤纸条上各色素正确的位置应为(　　)解析：选B。在层析液中四种色素的溶解度从大到小的顺序依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，色素溶解度越大，随层析液在滤纸上扩散的速度越快，混合液中含4种色素，扩散后在滤纸条上形成4条色素带。4．(2020·安徽合肥四校联考)下图为叶绿体结构与功能的示意图，A、B、C、D表示叶绿体的结构，①②③④⑤表示有关物质。下列叙述中不正确的是(　　)A．CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能B．若突然停止光照，C3的含量会升高C．CO2进入叶绿体后，不能直接被固定形成⑤D．参与光合作用的色素位于图中的A部分解析：选A。CO2的固定不消耗ATP，C3还原时，ATP中的化学能转变为(CH2O)中的化学能，A错误；若突然停止光照，光反应产生的[H]和ATP减少，被还原的C3减少，而CO2被C5固定形成C3的过程暂时不变，故短时间内C5的含量会降低，C3的含量会升高，B正确；CO2进入叶绿体后，在特定酶的作用下，与C5结合，固定形成④(C3)，C3被还原形成⑤(糖类)，C正确；参与光合作用的色素位于图中的A，即叶绿体的类囊体薄膜上，D正确。5．(2020·青岛质检)下图表示发生在叶绿体中的相关代谢过程，其中①②表示相关过程，A、B表示两种气体物质，下列说法错误的是(　　)A．过程①表示光反应，过程②的场所是叶绿体基质B．物质A表示O2，物质B表示CO2C．过程②能将活跃的化学能转变成稳定的化学能D．过程②的两个阶段都需要消耗过程①产生的[H]和ATP解析：选D。由题图可知，过程①②分别表示光反应和暗反应，反应场所分别是叶绿体的类囊体薄膜和叶绿体基质。物质A、B分别表示O2和CO2。光反应能将光能转变成活跃的化学能储存在ATP中，暗反应能将活跃的化学能转变成稳定的化学能储存在葡萄糖中。过程②包括CO2的固定和C3的还原两个阶段，其中CO2的固定不需要消耗①过程产生的[H]和ATP。6．(2020·辽宁八校高三期中联考)以下关于叶绿体和光合作用的几个实验，得不到相应实验结果的是(　　)A．将叶绿素的无水乙醇提取液置于适宜光源处照射5 h，加碘液处理后溶液呈蓝色B．在温暖晴朗的一天下午，在某植物的向阳处采得一片叶片，用酒精隔水加热脱色，并加碘液处理叶片，变成蓝色C．将叶绿体色素的无水乙醇提取液放于自然光和三棱镜之间，从三棱镜的一侧观察，连续光谱中变暗(暗带)的区域主要是红光和蓝紫光区域D．将经饥饿处理后的绿色正常叶片置于含有充足14CO2的密闭透明的照光小室内，3小时后在叶内淀粉中可检验到14C的存在解析：选A。叶绿素的无水乙醇提取液中只含有色素，不能完成光反应，也不能产生淀粉，A错误；光合作用产生淀粉，观察时需对叶片进行脱色处理，B正确；叶绿体中色素主要吸收红光和蓝紫光，导致连续光谱相应区域变暗，C正确；CO2是光合作用的原料，14CO2中的14C可转移到淀粉中，故产物中可检测到14C，D正确。7．(2020·河北衡水中学调研)下图表示在夏季晴朗的白天植物细胞内C3和C5的相对含量随一种环境因素改变的变化情况，下列对这一环境因素改变的分析正确的是(　　)A．突然停止光照　　　　　 B．突然增加CO2浓度C．降低环境温度  D．增加光照强度解析：选D。突然停止光照，光反应产生的[H]和ATP减少，被还原的C3减少，生成的C5减少，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的相对含量将增加、C5的相对含量将减少，A错误；突然增加CO2浓度，CO2被C5固定形成C3的量增加，消耗的C5量增加，C3还原速率不变，植物细胞内C3相对含量增加、C5相对含量减少，B错误；降低环境温度，CO2固定速率和C3还原速率均下降，C5的相对含量不会大幅度地增加，C错误；增加光照强度，光反应产生的[H]和ATP增多，被还原的C3增多，生成的C5增多，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的相对含量将减少、C5的相对含量将增加，D正确。8．(2020·江西五市八校一模)在条件适宜的情况下，用自然光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与自然光相同的绿色光照射，在照射瞬间叶绿体中的物质所发生的变化错误的是(　　)A．ATP含量下降  B．C3的含量上升C．合成C5的速率加快  D．NADPH的含量下降解析：选C。叶绿体中的色素主要吸收利用红光和蓝紫光，若由自然光突然改用光照强度与自然光相同的绿光，可导致光反应速率减慢，光反应产生的NADPH和ATP减少，A、D正确；由于NADPH和ATP含量下降，导致C3被还原为C5的速率减慢，而短时间内暗反应中CO2的固定仍在消耗C5，生成C3，故短时间内C3的含量会上升，合成C5的速率减慢，B正确，C错误。9．下图表示玉米光合作用利用CO2合成(CH2O)的过程，玉米叶肉细胞通过“CO2泵”内的一些化学反应，将空气中的CO2泵入维管束鞘细胞，使维管束鞘细胞积累较高浓度的CO2，以保证(CH2O)的合成顺利进行。回答下列问题：(1)图中过程②是________，物质A是________，过程②的进行还需要____________等物质参与，原因是____________________________________________________________。(2)如果在玉米叶肉细胞中注入某种促进剂使“CO2泵”的活性升高，则在短时间内，维管束鞘细胞中C5的含量________。(3)研究发现晴朗的夏季中午光照增强，温度过高，叶片气孔开度下降，作为光合作用原料之一的________减少，而此时玉米光合速率基本不受影响，其原因是玉米_____________。答案：(1)C3的还原　C3　ATP和[H]　[H]作为还原剂还原C3，ATP提供能量　(2)降低　(3)CO2　有CO2泵，其能维持维管束鞘细胞内有较高浓度的CO210．(2020·四川广安模拟)植物细胞中的叶绿体在光照条件下可以消耗一定量的O2，这属于植物细胞光呼吸的重要环节。下图表示光合作用和光呼吸的部分过程，请回答下列问题：(1)过程①发生在____________中，并且需要光反应提供________________。在黑暗条件下C3不能被还原再生成______，使光呼吸因缺乏底物而不能进行。(2)研究发现，催化过程②和③的是同一种酶，CO2和O2会竞争此酶的同一活性位点。因此，当细胞中O2浓度升高时，过程②会受到________。(3)在强光下，光反应转换的能量超过暗反应的需要，会对细胞造成伤害，此时光呼吸可以对细胞起到保护作用，原因是______________________。(4)从能量代谢的角度看，光呼吸和有氧呼吸最大的区别是_____________________。解析：(1)过程①需要光反应提供ATP和[H]，发生在叶绿体基质中，在黑暗条件下C3不能被还原再生成C5，使光呼吸因缺乏底物而不能进行。(2)催化过程②和③的是同一种酶，CO2和O2会竞争此酶的同一活性位点，当细胞中O2浓度升高时，O2会与CO2争夺C5，过程②会受到抑制。(3)在强光下，光反应转换的能量超过暗反应的需要，会对细胞造成伤害，此时光呼吸可以对细胞起到保护作用，原因是光呼吸可消耗过剩的能量(或ATP和[H])。(4)从能量代谢的角度看，光呼吸和有氧呼吸最大的区别是光呼吸消耗ATP，而有氧呼吸产生ATP。答案：(1)叶绿体基质　ATP和[H](二者缺一不可)　C5　(2)抑制　(3)光呼吸可消耗过剩的能量(或ATP和[H])　(4)光呼吸消耗ATP，有氧呼吸产生ATP11．下图是有关棉花成熟绿叶组织的相关图解，其中图1是叶肉细胞的光合作用过程图解；图2表示某光照强度和适宜温度下，光合作用强度增长率随CO2浓度变化的情况。请回答下列问题：(1)由图1可知，甲、乙分别代表的物质是________、________，要想使叶绿体内C3的含量快速下降，可以改变的环境条件是______________________________，光反应中产生的O2扩散到邻近的线粒体中被利用至少要经过________层生物膜。(2)图2中限制D点光合作用速率的主要环境因素是________，C点和D点相比，叶绿体中[H]的含量________(填“较低”“相等”或“较高”)。(3)从生长状况相同的棉花叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片，抽取叶片细胞内的气体，平均分成若干份，然后，置于不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同的一定强度光照，测量圆叶片上浮至液面所需时间，其记录结果绘成曲线如图3。请据此回答：①该实验的目的是_________________________________________________。②从图解分析，b点比a点细胞内的C5含量______________________，bc段曲线平缓的限制因素可能是________，而c点以后曲线上行，其原因应该是_____________________。解析：(1)光合作用分光反应和暗反应两个阶段，光反应为暗反应提供了[H]和ATP。要想使叶绿体内C3的含量快速下降，可通过不提供CO2或增强光照等方法。叶绿体和线粒体均含2层生物膜，所以至少要经过4层。(2)影响光合作用的外界因素主要是CO2浓度和光照强度，在D点CO2浓度已达到饱和点，故制约因素主要为光照强度；D点比C点CO2浓度高，消耗的[H]更多，它们在同样光照下[H]来源一样，故C点[H]含量高。(3)NaHCO3的作用是提供CO2，所以实验目的中自变量写成CO2浓度，因变量写成光合作用速率。b点比a点NaHCO3浓度大(即CO2浓度高)，C5消耗多，而光照强度相同，故b点比a点C5含量低。bc段时由于光照强度的限制，曲线较平缓，而c点以后NaHCO3浓度太大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢，光合作用减弱致使曲线上行。答案：(1)CO2　[H]和ATP　不提供CO2或增强光照(回答一个方面即可)　4　(2)光照强度　较高(3)①探究CO2浓度对光合作用速率的影响　②低　光照强度　NaHCO3浓度太大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢12．(2020·黑龙江大庆实验中学期末)为研究光反应中ATP产生的原理，有科学家进行如下实验：将叶绿体类囊体置于pH为4的琥珀酸溶液后，琥珀酸进入类囊体腔，腔内的pH下降为4；然后把悬浮液的pH迅速上升为8，此时类囊体内pH为4，类囊体外pH为8，在有ADP和Pi存在时类囊体生成ATP，对实验条件和结论分析正确的是(　　)A．黑暗中进行，结果表明：H＋能通过自由扩散进入类囊体膜B．光照下进行，结果支持：合成ATP的能量直接来自色素吸收的光能C．黑暗中进行，结果支持：光反应使类囊体内外产生H＋浓度差，推动ATP合成D．光照下进行，结果表明：光反应产生的[H]参与暗反应中三碳化合物的还原解析：选C。H＋能通过主动运输进入类囊体膜；光照下进行，题干信息无法得出合成ATP的能量直接来自色素吸收的光能；黑暗中进行，类囊体内pH为4，类囊体外pH为8，合成ATP，说明ATP的合成与H＋浓度差有关；光反应产生的[H]参与暗反应中三碳化合物的还原，暗反应的场所是叶绿体基质，不是叶绿体的类囊体。13．观测不同光照条件下生长的某种植物，结果见下表，据资料分析，以下叙述正确的是(　　)光照强度叶色平均叶面积(cm2)气孔密度(个·mm－2)净光合速率(μmol CO2·m－2·s－1)强浅绿13.6(100%)826(100%)4.33 (100%)中绿20.3 (149%)768 (93%)4.17( 96%)弱深绿28.4(209%)752(91%)3.87( 89%)注：括号内的百分数以强光照的数据作为参考。A．在弱光下，该植物只能通过增加叶面积来吸收更多的光能，以适应弱光环境B．与弱光下相比，强光下该植物平均每片叶的气孔总数较少C．与弱光下相比，强光下该植物单位时间内平均每片叶CO2吸收量较多D．对强光下生长的该植物适度遮阴，持续观测，则最先发生改变的是叶面积，最后发生改变的是净光合速率解析：选B。据表可知，弱光下该植物的叶色呈深绿色，平均叶面积也增大了，所以该植物是通过增加叶绿素的含量和增大平均叶面积来吸收更多的光能，A错误；平均叶面积×气孔密度＝平均每片叶的气孔总数，弱光下平均每片叶的气孔总数为28.4×100×752＝2 135 680(个)，强光下平均每片叶的气孔总数为13.6×100×826＝1  123 360(个)，后者远小于前者，B正确；要计算单位时间内平均每片叶CO2的吸收量，可用净光合作用速率×平均叶面积的值来表示，弱光下为28.4×0.000 1×3.87≈0.011(μmol CO2·s－1)，强光下为13.6×0.000 1×4.33≈0.006(μmol CO2·s－1)，后者也是小于前者，C错误；对强光下生长的该植物适度遮阴，因光照强度减弱，净光合速率首先发生改变，D错误。14．(不定项)研究人员将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，在适宜温度条件下进行实验，并将所测数据绘制成如图所示曲线。下列叙述正确的是(　　)A．甲、乙两种植物中，利用CO2能力强的是甲植物B．当甲植物净光合速率为0时，乙植物净光合速率大于0C．d浓度下，乙植物的净光合速率为e与a的绝对值之和D．将甲植物放在无O2小室中光照一段时间，其有氧呼吸强度不一定减弱   解析：选BD。在相同CO2浓度下，乙植物吸收CO2能力更强，A错误。c浓度时甲植物净光合速率为0，此时乙植物的净光合速率大于0，B正确。e和a的绝对值之和为d浓度下乙植物的真光合速率，e表示d浓度下乙植物的净光合速率，C错误。若将甲植物放在无O2小室中光照一段时间，甲植物可进行光合作用产生O2，其有氧呼吸强度不一定减弱，D正确。 15．(不定项)硒在土壤中主要以硒盐酸的形式存在，被植物吸收后转化为植物活性硒。为探究硒对植物叶绿素前体物(ALA)合成的影响，科学家用不同浓度的硒溶液处理水稻幼苗，实验及结果如下图所示。下列推测错误的是(　　)A．土壤中的硒能以主动运输的方式被根细胞吸收B．较低浓度的硒溶液能抑制叶肉细胞中ALA的合成C．用较高浓度的硒溶液处理水稻幼苗可能会使其出现黄化D．硒溶液促进水稻叶肉细胞中ALA合成的最适浓度是0.01 mmol·L－1解析：选BD。矿质元素是根细胞通过主动运输吸收的，A正确；分析题图可知，较低浓度的硒溶液能促进叶肉细胞中ALA的合成，B错误；用较高浓度的硒溶液处理水稻幼苗会使ALA的含量降低，所以水稻幼苗可能会出现黄化，C正确；在该实验中的几种溶液浓度中0.01 mmol·L－1的硒溶液促进作用较高，但不能确定其是最适浓度，D错误。16．(不定项)(2020·山东济南调研)右图表示在适宜温度和一定的光照强度下，甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2浓度的关系，下列说法正确的是(　　)A．在CO2浓度低于b的环境中植物乙比植物甲生长得更好B．CO2浓度大于a时，甲才能进行光合作用C．适当增加光照强度，a点将左移D．CO2浓度为b时，甲、乙植物的实际光合作用强度相等解析：选AC。据图分析可知，在CO2浓度低于b的环境中，植物乙比植物甲生长得更好，A正确；CO2浓度等于a时，甲的光合作用速率与呼吸作用速率相等，B错误；适当增加光照强度，光合作用增强，则a点将左移，C正确；CO2浓度为b时，甲、乙两种植物的净光合作用强度相等，但是甲、乙的呼吸作用强度与实际光合作用强度不一定相等，D错误。17．(2020·湖北八校模拟)某科研人员研究不同遮光处理对白桦光合作用生理特性的影响结果如下图。据图回答下列问题：(1)叶片中叶绿素含量是维持植物正常光合作用的主要指标，叶绿素主要存在于白桦叶片的________________(具体部位)上，通过图中的结果发现白桦叶绿素含量随________而增加，提高了白桦在弱光环境下的捕光能力。研究发现植物体内的叶绿素处于不断地合成和分解中，请从该角度解释叶绿素含量增加的原因：_________________________________。(2)叶绿素b/a的值可作为植物利用弱光能力的判断指标，研究人员发现遮光处理提高了白桦叶绿素b/a的值。通过高中课本__________________________实验可以验证该结论。你的实验证据是_______________________________________________________________。解析：(1)叶绿素主要存在于叶绿体类囊体薄膜上。叶绿素具有捕获光能的作用，图示横轴表示不同程度的遮光处理，纵轴表示叶绿素含量，据图可知，随着遮光程度的增加，白桦叶绿素含量逐渐增加，这说明随着光照强度的减弱，叶绿素能提高白桦在弱光环境下的捕光能力。植物体内的叶绿素处于不断地合成和分解中，这说明植物体内的叶绿素含量是其合成量与分解量的差值，因此叶绿素含量增加的原因可能是叶绿素的合成量增加或分解量减少。(2)由高中课本色素的提取和分离实验，通过观察比较滤纸条上蓝绿色条带(叶绿素a)的宽度和黄绿色条带(叶绿素b)的宽度可确定叶绿素a和叶绿素b的含量，从而确定遮光处理是否提高了叶绿素b/a的值。遮光处理提高了白桦叶绿素b/a的值，可由遮光组滤纸条上黄绿色的色素带宽度与蓝绿色的色素带宽度的比值大于非遮光组证明。答案：(1)叶绿体类囊体薄膜　遮光程度的增加　叶绿素的合成量增加，分解量变化不大或者叶绿素的合成量增加，分解量减少(2)色素的提取和分离　遮光组滤纸条上黄绿色的色素带宽度与蓝绿色的色素带宽度的比值大于非遮光组18．研究者选取某植物幼苗进行了无土栽培实验，下图为该幼苗的光合速率、呼吸速率随温度变化的曲线图，请分析回答下列相关问题：(1)A点时叶肉细胞中O2的移动方向是________________________。研究者用含18O的葡萄糖追踪根细胞有氧呼吸中的氧原子，其转移途径是_____________________________。B点时植物光合作用制造的有机物的量________(填“大于”“小于”或“等于”)细胞呼吸消耗的有机物的量。(2)据图分析，光合酶对温度的敏感度比呼吸酶对温度的敏感度________(填“高”或“低”)，温室栽培该植物，为获得最大经济效益，应控制温度为________℃。(3)限制AB段CO2吸收速率的主要因素是________，图中________点光合作用制造的有机物是细胞呼吸消耗有机物的2倍。(4)研究者分别用12%的O2和22%的O2对两组幼苗的根系进行持续供氧，一段时间后，测得用12%的O2处理的植株的干重显著低于另一组，原因是_________________________。答案：(1)从叶绿体移向线粒体　葡萄糖→丙酮酸→CO2　大于(2)高　20(3)温度　B、D(4)根呼吸速率下降，影响根对无机盐的吸收，从而使光合作用固定的有机物减少19．(2019·高考北京卷)光合作用是地球上最重要的化学反应，发生在高等植物、藻类和光合细菌中。(1)地球上生命活动所需的能量主要来源于光反应吸收的____________。在碳(暗)反应中，RuBP羧化酶(R酶)催化CO2 与RuBP(C5)结合，生成2分子C3。影响该反应的外部因素，除光照条件外还包括___________________________________________(写出两个)；内部因素包括_____________(写出两个)。(2)R酶由8个大亚基蛋白(L)和8个小亚基蛋白(S)组成。高等植物细胞中L由叶绿体基因编码并在叶绿体中合成，S由细胞核基因编码并在___________中由核糖体合成后进入叶绿体，在叶绿体的___________中与L组装成有功能的酶。(3)研究发现，原核生物蓝藻(蓝细菌)R酶的活性高于高等植物。有人设想通过基因工程技术将蓝藻R酶的S、L基因转入高等植物，以提高后者的光合作用效率。研究人员将蓝藻S、L基因转入某高等植物(甲)的叶绿体DNA中，同时去除甲的L基因。转基因植株能够存活并生长。检测结果表明，转基因植株中的R酶活性高于未转基因的正常植株。①由上述实验能否得出“转基因植株中有活性的R酶是由蓝藻的S、L组装而成”的推测？请说明理由。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②基于上述实验，下列叙述中能够体现生物统一性的选项包括________。a．蓝藻与甲都以DNA作为遗传物质b．蓝藻与甲都以R酶催化CO2 的固定c．蓝藻R酶大亚基蛋白可在甲的叶绿体中合成d．在蓝藻与甲的叶肉细胞中R酶组装的位置不同解析：(1)光合作用可将光能(太阳能)转变为有机物中稳定的化学能，以供地球上的生命活动利用。影响光合作用的主要环境因素是光照、温度、CO2浓度，光照可直接影响光反应进而影响暗反应，温度主要通过影响光合作用(光反应阶段和暗反应阶段)所需酶的活性来影响光合作用，CO2是暗反应的原料。C5含量、pH、R酶的含量及活性可影响暗反应的进行。(2)叶绿体为半自主性细胞器，其蛋白质主要由细胞核基因控制合成，合成场所为细胞质中的核糖体，少数由叶绿体自身DNA控制合成，合成场所是叶绿体基质中的核糖体。暗反应的场所是叶绿体基质，因此S与L在叶绿体的基质中组装成有功能的R酶。(3)①实验中只去除了高等植物甲的L基因，但没有去除其S基因，转基因植株中可能有植物甲S基因的表达产物，也可能有蓝藻S基因的表达产物，故不能得出“转基因植株中有活性的R酶是由蓝藻的S、L组装而成”的推测。②a、b、c选项分别体现了高等植物和蓝藻在遗传物质、新陈代谢、细胞结构和功能等方面具有统一性，d选项体现了生物多样性。答案：(1)光能　温度、CO2浓度　R酶活性、R酶含量、C5含量、pH(2)细胞质　基质(3)①不能。转入蓝藻S、L基因的同时没有去除甲的S基因，无法排除转基因植株R酶中的S是甲的S基因表达产物的可能性　②a、b、c