人教版高中生物必修1光合作用与能量转化作业含答案

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课时作业16 　光合作用与能量转化对应学生用书第209页 
一、选择题1．为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学提取叶绿体色素进行纸层析，如图为纸层析的结果（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带）。下列叙述错误的是（　D　）A.强光照导致了该植物叶绿素含量降低B.类胡萝卜素含量的增加可能有利于该植物抵御强光照C.色素Ⅲ、Ⅳ都是含镁的有机分子D.分离色素的原理是色素在提取液中的溶解度不同解析：色素Ⅲ和色素Ⅳ属于叶绿素，对比正常光照和强光照可知，强光照导致了该植物叶绿素含量降低，A正确；强光照和正常光照相比，明显叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，可见类胡萝卜素含量增加可能有利于该植物抵御强光照，B正确；色素Ⅲ和色素Ⅳ属于叶绿素，都是含镁的有机分子，C正确；分离色素的原理是色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的扩散得快，溶解度小的扩散得慢，D错误。故选D。2．把等量的不同植物的不同部位放在密闭容器中，用不同颜色的光进行照射。经过8个小时后，对容器中的氧气进行测量，得到实验数据如下表所示： 容器植物部位光的颜色温度/℃氧气增加量/mL1天竺葵叶红221202天竺葵叶绿22153天竺葵根红2204紫罗兰叶红22805紫罗兰叶绿2210从表中可以判断，决定是否发生光合作用和影响光合作用效率的因素分别是（　B　）A．植物的种类、光的颜色B．植物的部位、光的颜色C．植物的部位、容器内温度D．光的颜色、植物的种类解析：根据表中数据，容器1和3只有植物的部位不同，分别是叶和根，氧气的增加量分别是120 mL和0 mL，由此得出结论，光合作用发生部位是叶，根不发生光合作用；容器1和2只有光的颜色不同，分别是红光和绿光，氧气的增加量分别是120 mL和15 mL，由此得出结论，光的颜色是红光时，叶的光合作用效率更高，B正确，A、C、D错误。故选B。3．某研究小组以绿色果肉猕猴桃果实为材料，采用分光光度计法，选用红光波长测定叶绿素的含量，实验流程为去皮打浆→称重取样→乙醇定容混匀→离心→取上清液测定→计算叶绿素含量。下列相关叙述正确的是（　D　）A.选用红光波长测定是因为叶绿素仅在红光区有吸收峰B．为将叶绿素从液泡中提取出来，乙醇与果肉须充分混匀C．为防止叶绿素被破坏，离心后应及时在提取液中加入碳酸钙D．如果先离心后加乙醇定容，可能会导致测定结果偏低解析：叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，因此叶绿素在红光区和蓝紫光区都有吸收峰，由于类胡萝卜素也能大量吸收蓝紫光，因此选用红光波长测定叶绿素含量，A错误；叶绿素存在于叶绿体中，而不是液泡中，B错误；为防止叶绿素被破坏，研磨时要及时加入碳酸钙以防止叶绿素被破坏，而不是离心后在提取液中加入碳酸钙，C错误；叶绿体中的色素能够溶解在乙醇中，如果先离心后加乙醇定容，提取到的叶绿素含量会减少，可能会导致测定结果偏低，D正确。故选D。4．将生长旺盛的叶片剪成同样大的小块，抽去叶内气体，分别等量放入四支试管内，再按如图条件进行实验，一段时间后，小块最先浮起的是（　C　）       A     B     C     D解析：煮沸的自来水中大部分氧气等气体被除去，不利于叶片的光合作用，A错误；0 ℃不利于生物进行光合作用和呼吸作用，且不光照植物叶片不能进行光合作用，不产生氧气，叶片小块不能浮起，B错误；25 ℃时，温度适宜，在光照条件下，植物进行光合作用，产生氧气，叶片最先浮起，C正确；没有光照，不能进行光合作用，不产生氧气，叶片小块不能浮起，D错误。故选C。5．如果用18O标记H2O，14C标记CO2，下面有关光合作用的描述，正确的是（　D　）A．18O2会在叶绿体基质中首先被发现B．14C转移的途径是14C→叶绿体→糖类C．14C会在光反应的ATP中发现D．18O2会在产生NADPH阶段时发现解析：水在光反应阶段光解产生O2，发生在叶绿体的类囊体的薄膜上，A错误；14C转移的途径是14CO2→14C3→（14CH2O）或14C5，B错误；14C与ATP的合成无关，C错误；光反应阶段水光解产生18O2和NADPH，D正确。故选D。6．某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半，但固定CO2酶的活性显著高于野生型。如图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。下列叙述错误的是（　D　）A．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B．光照强度高于P时，突变型的暗反应强度高于野生型C．光照强度低于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度D．光照强度高于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是CO2浓度解析：640～660 nm波长的光属于红光，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，故用640～660 nm波长的光处理水稻叶片释放氧气，主要由叶绿素参与光合作用引起，A正确；突变型水稻固定CO2酶的活性显著高于野生型，由题图可知，当光照强度高于P时，突变型的CO2吸收速率更大，则突变型的暗反应强度高于野生型，B正确；光照强度低于P时，光合速率未达到最大值，限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度，C正确；光照强度高于P时，限制野生型光合速率的主要环境因素是CO2浓度，D错误。故选D。7．在两个相同的密闭透明玻璃室内各放置一盆长势相似的甲、乙两种植物，测量玻璃室内CO2含量，结果如下表（假设实验期间光照、水分和温度等条件恒定不变）。下列有关分析，正确的是（　D　） 记录时间/min051015202530354045甲种植物/（mg·L－1）1501138358504848484848乙种植物/（mg·L－1）150110755030188888A.25 min后，甲、乙植物都不能进行光合作用B.30 min时，乙叶肉细胞中叶绿体产生的氧气量正好被线粒体消耗C.30 min后，影响光合作用的主要因素是温度D.上表数据说明，乙植物能利用更低浓度的二氧化碳解析：25 min后，甲、乙植物光合速率等于呼吸速率，玻璃室内二氧化碳含量不变，A错误；30 min时，乙植物的光合速率等于呼吸速率，但叶肉细胞的光合速率大于其呼吸速率，所以叶肉细胞中叶绿体产生的氧气量大于线粒体消耗量，B错误；30 min后，影响光合作用的主要因素是二氧化碳浓度，C错误；根据表中数据，乙植物最终的二氧化碳浓度低于甲植物，说明乙植物比甲植物固定CO2的能力强，D正确。故选D。8．受自然界光合作用的启发，人工光合作用可以通过光伏器件将太阳能转换成电能，再驱动电化学系统将水电解成氧气，同时把CO2还原为含碳能量载体或者具有高附加值的产物（如图所示，甲、乙表示物质）。人工光合作用不仅可以实现CO2的减排，还可以将太阳能转换成方便存储的化学能，是实现人类可持续发展的一个关键技术。下列说法错误的是（　D　）A.该系统中模块3中的甲为五碳化合物，乙为三碳化合物B.与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下比较，该系统中糖类的积累量高于植物C.若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内甲的含量将升高D.该系统中的模块1相当于光合作用的光反应，模块2和模块3相当于光合作用的暗反应解析：暗反应中CO2的固定为CO2和C5结合生成C3，C3接受光反应产生的ATP和NADPH释放的能量并被NADPH还原，生成糖类和C5，所以模块3中的甲为五碳化合物，乙为三碳化合物，A正确；与植物相比，该系统没有呼吸作用消耗糖类，所以在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下比较，该系统中糖类的积累量高于植物，B正确；若气泵突然停转，CO2浓度突然降低，CO2的固定受阻，而三碳化合物的还原仍正常进行，因此短时间内会导致三碳化合物含量减少，而甲（五碳化合物）含量升高，C正确；模块1利用太阳能发电装置将吸收的光能转换为电能，模块2利用电能电解水生成O2，并发生能量转换的过程，因此模块1、2相当于光合作用的光反应，模块2、3将大气中的CO2转换为糖类，相当于光合作用的暗反应，D错误。故选D。9．如果改变光合作用的反应条件会引起相应的变化，下列说法正确的是（　A　）A.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大B.突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值增大C.突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小D.突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小解析：突然中断CO2供应使C3减少，因此三碳化合物还原利用的ATP减少，导致ATP积累增多，而ADP含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大，A正确；由于绿叶中色素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少，突然将红光改变为绿光，会导致光反应产生的ATP和NADPH减少，这将抑制暗反应中三碳化合物的还原，导致C5减少，C3增多，因此会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小，B错误；突然中断CO2供应，使暗反应中二氧化碳固定减少，而三碳化合物还原仍在进行，因此导致C3减少，C5增多，会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值增大，C错误；突然将绿光改变为红光会导致光反应吸收的光能增加，光反应产生的ATP和NADPH增加，而ADP相对含量减少，因此暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大，D错误。故选A。10．下图为植物体内发生的光合作用和光呼吸作用的示意图，相关叙述正确的是（　B　）A.光合作用过程中CO2在叶绿体囊状结构薄膜上被利用B.农业上，控制好大棚中O2和CO2含量有利于农作物增产C.在高O2含量的环境中，植物不能进行光合作用D.将植物突然置于黑暗环境中，叶绿体中C5与C3间的转化不受影响解析：光合作用过程中CO2参与暗反应，场所是叶绿体基质，A错误；由题图可知，O2和CO2的浓度会影响光合作用和细胞呼吸，故农业上控制好大棚中O2和CO2含量有利于农作物增产，B正确；在高O2含量的环境中，产生的C3也可用于卡尔文循环，进而生成糖类，C错误；光合作用暗反应的进行，需要光反应提供NADPH和ATP，黑暗条件下，光反应不能进行，不能为暗反应提供NADPH和ATP，因而C5与C3之间的转化受影响，D错误。故选B。11．下图为高等植物叶肉细胞内发生的部分物质转化过程示意图。下列分析不正确的是（　C　）A.发生在生物膜上的过程有③④B.人体细胞中也可发生的过程有②④C.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解析：光合作用过程中③光反应阶段发生在类囊体薄膜上，④有氧呼吸过程中第三阶段发生线粒体内膜上，A正确；人体细胞不能进行光合作用，故不能进行①③过程，但是能够进行细胞呼吸，因此可发生的过程有②④，B正确；②过程形成的ATP不可用于③过程，③光反应所需能量来自光能，C错误；在光照充足等适宜条件下，光合作用速率大于呼吸速率，光合作用消耗的CO2多于呼吸作用产生的CO2，D正确。故选C。12．如图表示某植物叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时，单位时间内叶肉细胞CO2释放量和叶绿体O2释放量的变化。下列判断正确的是（　D　）A.光照强度为a时，叶肉细胞在进行较弱的光合作用B.光照强度为b时，光合作用强度等于呼吸作用强度C.光照强度为c时，叶肉细胞无呼吸作用D.光照强度为d时，叶肉细胞单位时间内从外界吸收2个单位的CO2解析：光照强度为a时，叶肉细胞没有氧气的产生，因此不进行光合作用，A错误；光照强度为b时，植物的呼吸速率不变，与a相同，只是部分二氧化碳被光合作用吸收，因此光合作用速率小于呼吸作用速率，B错误；植物的呼吸作用与光照无关，时时刻刻都在进行，C错误；光照强度为d时，由题图中看出，氧气的产生量为8个单位，即光合作用要吸收8个单位的二氧化碳，呼吸作用产生6个单位的二氧化碳，因此叶肉细胞单位时间内从外界吸收2个单位的CO2，D正确。故选D。13．研究环境因素对某植物光合作用强度的影响，设计图甲所示实验装置若干（已知密闭小室内的CO2充足，光照不影响温度变化），在相同温度条件下进行实验，一段时间后测量每个小室中的气体释放量，绘制曲线如图乙。下列叙述正确的是（　A　）A.该实验中植物释放的气体可能是O2或CO2B.当距离为c时，该植株的叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率C.当距离由a突然变为c时，短时间内叶绿体中C5的含量增加D.当距离为d时，该植物只进行呼吸作用，不进行光合作用解析：当光源与密闭小室的距离大于c时，呼吸速率大于光合速率，植物释放的气体是CO2，在距离小于c时，光合速率大于呼吸速率，植物释放的气体是O2，A正确；实验测的是整个植株气体释放速率，当距离为c时，整个植株的光合速率等于呼吸速率，叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率，B错误；当距离由a突然变为c时，光照强度减弱，C3的还原速率减慢，C5的生成速率减慢，短时间内叶绿体中C5的含量减少，C错误；d点时由于光源与装置的距离增大，此时可能仍然存在光合作用，只是光合速率小于呼吸速率，D错误。故选A。14．下图表示水稻叶肉细胞内部分代谢过程。下列有关说法正确的是（　D　）A.过程④总是与放能反应相联系B.过程②消耗CO2释放O2，过程③消耗O2释放CO2C.过程②发生在叶绿体基质，过程③发生在线粒体内膜D.过程①产生NADPH，过程②消耗NADPH，过程③产生NADH也消耗NADH解析：过程④是ATP水解释放能量的过程，该过程通常与吸能反应相联系，A错误；过程②是C3的还原，该过程不消耗二氧化碳，也不释放氧气，过程③如有机物氧化分解为丙酮酸时也可产生ATP，不需要消耗氧气，也不释放CO2，B错误；过程②是C3的还原，发生在叶绿体基质中，过程③可表示有氧呼吸过程，发生的场所有细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜，C错误；过程①中发生水的光解，生成NADPH，过程②为C3的还原，需要消耗光反应提供的NADPH，过程③为有氧呼吸第一、二阶段中产生NADH，有氧呼吸的第三阶段消耗NADH，D正确。故选D。二、非选择题15．科学家们做过许多实验，经历了一个多世纪的漫长过程，才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物。结合所学知识，回答下列问题：（1）1864年，德国植物学家萨克斯通过实验证明了光合作用的产物除氧气外还有淀粉。（2）1881年，德国科学家恩格尔曼把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，然后先后用极细光束和露光处理，实验证明了氧气是由叶绿体释放的，叶绿体是光合作用的场所。之后，他用透过三棱镜的光照射水绵和需氧细菌的临时装片，依据实验结果，得到的实验结论是叶绿体主要是吸收红光和蓝紫光用于光合作用，放出氧气。（3）1941年，美国科学家鲁宾和卡门采用同位素示踪法证明了光合作用释放的氧气来自水，美国科学家卡尔文也采用了此技术，探明了CO2中的碳在光合作用中的转移途径为CO2→C3→（CH2O）、C5。（4）后来，科学家研究不同光照强度对光合作用的影响，将实验结果绘制成如图所示曲线，图中S1、S2、S3的面积大小表示有关生理过程产生或消耗物质的量，图中E点时产生ATP的场所是线粒体、叶绿体、细胞质基质。可用S2＋S3表示光合作用产生的有机物量，用S2－S1表示该段积累的有机物量（用S1、S2、S3表示）。解析：1864年，德国植物学家萨克斯做过这样的实验：把绿叶放在暗处数小时，消耗叶片中部分营养物质，然后把叶片的一半曝光，另一半遮光。经过一段时间后，用碘蒸气处理这片叶片，结果遮光的一半无颜色变化，而曝光的一半显示深蓝色。科学家们已经证实，淀粉遇碘呈现蓝色，淀粉燃烧时能够生成二氧化碳和水，因而它是一种有机物。萨克斯的实验使人们认识到，绿色植物在光下不仅能够释放氧气，而且能够合成淀粉等物质，供植物生长发育等生命活动利用。1881年，德国科学家恩格尔曼用水绵进行了光合作用的实验：他制作了水绵和需氧细菌的临时装片，将其放置在没有空气的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵，再通过显微镜进行观察，结果发现需氧细菌集中分布在叶绿体被光束照射到的部位。如果把装片完全露光，那么好氧细菌分布于叶绿体所有受光的部位，从而证明了光合作用的场所位于叶绿体，且氧气是由叶绿体释放出来的。1941年，美国科学家鲁宾和卡门利用同位素示踪法进行了探究。他们用氧的同位素18O分别标记H2O和CO2，使它们分别成为HO和C18O2。然后进行两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2；第二组给同种植物提供HO和CO2。在其他条件都相同的情况下，他们分析了两组实验释放的氧气。结果表明，第一组释放的氧气全部是O2；第二组释放的氧气全部是18O2。这一实验有力地证明了光合作用释放的氧气来自水。20世纪40年代，美国科学家卡尔文也采用了同位素示踪的方法，他以小球藻为实验材料，为小球藻提供14CO2，供小球藻进行光合作用，追踪14C出现在哪种化合物当中。结果发现，CO2中的碳在光合作用中的转移途径为CO2→C3→（CH2O）、C5。（1）由上述分析可知，1864年，德国植物学家萨克斯通过实验证明了光合作用的产物除氧气外还有淀粉。（2）恩格尔曼实验证明了氧气是由叶绿体释放的，叶绿体是光合作用的场所。之后，他用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，得到的实验结论是叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用，放出氧气。（3）鲁宾和卡门采用同位素示踪法进行实验，证明了光合作用释放的O2来自水；卡尔文采用同位素示踪法探明了CO2的固定过程中碳元素的转移途径：CO2→C3→（CH2O）、C5。（4）分析题图：从O点开始，光合作用发生，并且随着光照强度的增强，光合作用合成的有机物不断增多；在E点时，光合作用产生的有机物刚好等于呼吸作用消耗的有机物，因此图中的S1可表示E点之前的净光合作用量的绝对值，即呼吸作用消耗量与光合作用合成量差值的绝对值；但是超过E点后，光合作用强度大于呼吸作用强度，因此S2就可以表示E点之后的有机物积累量。从图中可以看出，S2＋S3表示光合作用产生的有机物总量，S1＋S3表示呼吸作用消耗的有机物量，因此光合作用有机物积累量＝光合作用产生总量－呼吸作用消耗量＝S2＋S3－（S1＋S3）＝S2－S1。图中E点时，既进行光合作用又进行呼吸作用，有氧呼吸的三个阶段以及光合作用的光反应阶段均能够产生ATP，因此产生ATP的场所为线粒体、叶绿体和细胞质基质。16．如图是某植物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部分过程图解；图2表示某光照强度和适宜温度下，光合作用增长率随CO2浓度变化的情况；图3表示在光照和CO2浓度充足的条件下，温度对该植物光合作用和呼吸作用的影响（其中实线表示光照时CO2的固定量，虚线表示黑暗时CO2的产生量）。请据图回答下列问题：（1）由图1可知，甲、乙分别代表的物质是CO2、NADPH和ATP，想要使叶绿体内C3的含量快速下降，可以改变的环境条件是减小CO2浓度（或增强光照等），光反应中产生的O2扩散到相邻的线粒体中被利用至少要经过4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光照强度，和D点相比，C点叶绿体中C5的含量较高（填“较低”“较高”或“相等”）。（3）若昼夜不停地光照，图3植物在温度为30 ℃条件下，生长状况达到最佳。若在此温度条件下，每天交替进行12小时光照、12小时黑暗处理，则该植物在24小时内积累的葡萄糖为16.4 mg（保留小数点后一位）。解析：（1）甲代表二氧化碳，乙代表光反应生成的NADPH和ATP。二氧化碳与五碳化合物固定生成三碳化合物，想使叶绿体内三碳化合物的含量快速下降，可以降低环境中二氧化碳浓度，减少三碳化合物的生成，或者增加光照强度，生成较多的NADPH和ATP，使三碳化合物还原加强，消耗更多三碳化合物。叶绿体生成的氧气通过叶绿体2层膜，进入邻近线粒体要经过线粒体2层膜，共经过4层生物膜。（2）据题图2曲线分析，AD段光合速率增长率一直大于0，即光合速率一直增长，D点光合速率增长率为0，故D点光合速率最大，达到二氧化碳饱和点，由题干可知，温度适宜，故限制其光合速率的因素主要是光照强度。和D点相比，C点光合速率较小，生成的NADPH和ATP少，三碳化合物还原更弱，并且C点CO2浓度较低，消耗C5量更少，故叶绿体中的C5的含量较高。（3）据图3分析，实线表示真正光合速率，虚线表示呼吸速率，在30 ℃时两者差值最大，即净光合速率最大，生长状况达到最佳。在此温度条件下，每天交替进行12小时光照、12小时黑暗处理，则该植物在24小时内消耗的二氧化碳总量为12×8－24×3＝24（mg），根据光合作用的反应式可知积累的葡萄糖为（180×24）/（6×44）≈16.4（mg）。