必刷08 光合作用和细胞呼吸过程及相关曲线（共23题）-【百题大过关】2023年高考生物总复习高频考点+常考题型必刷题

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必刷08 光合作用和细胞呼吸
过程及相关曲线
高考试题
1．(2021·全国乙，29)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题：
(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有____________________________，光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和____________释放的CO2。
(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止________________________________________________，又能保证____________正常进行。
(3)若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果)
【答案】(1)细胞质基质、线粒体(线粒体基质和线粒体内膜)、叶绿体类囊体的薄膜　细胞呼吸(2)蒸腾作用过强导致水分散失过多　光合作用(3)实验思路：取生长状态相同的植物甲若干株随机均分为A、B两组；A组在(湿度适宜的)正常环境中培养，B组在干旱环境中培养，其他条件相同且适宜，一段时间后，分别检测两组植株夜晚同一时间液泡中的pH，并求平均值。预期结果：A组pH平均值高于B组。
【解析】(1)白天有光照，叶肉细胞能利用液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2进行光合作用，也能利用光合作用产生的氧气和有机物进行有氧呼吸，光合作用光反应阶段能将光能转化为化学能储存在ATP和[H]中，有氧呼吸三阶段都能产生能量合成ATP，因此叶肉细胞能产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体(线粒体基质和线粒体内膜)、叶绿体类囊体的薄膜。光合作用为有氧呼吸提供有机物和氧气，反之，细胞呼吸产生的二氧化碳也能用于光合作用暗反应，故光合作用所需的CO2可来源于苹果酸脱羧和细胞呼吸释放的CO2。(2)由于环境干旱，植物吸收的水分较少，为了维持机体的平衡适应这一环境，气孔白天关闭能防止白天因温度较高、蒸腾作用较强导致植物体水分散失过多，晚上气孔打开吸收二氧化碳储存固定以保证光合作用等生命活动的正常进行。(3)该实验自变量是植物甲所处的生存环境是否干旱，由于夜间气孔打开吸收二氧化碳，生成苹果酸储存在液泡中，导致液泡pH降低，故可通过检测液泡的pH验证植物甲存在该特殊方式，即因变量检测指标是液泡中的pH。
2.（2020年全国统一高考生物试卷（新课标Ⅰ)·30）农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题：
（1）中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有_____________________（答出2点即可）。
（2）农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是_____________________（答出1点即可）。
（3）农业生产常采用间作（同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物）的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点（光合速率达到最大时所需的光照强度）见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是___________________，选择这两种作物的理由是___________________。
作物
A
B
C
D
株高/cm
170
65
59
165
光饱和点/μmol·m-2·s-1
1 200
1 180
560
623
【答案】（1）减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤氧气含量，促进根系的呼吸作用 （2）肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收 （3）A和C 作物A光饱和点高且长得高，可以利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用
【解析】（1）中耕松土过程中去除了杂草，减少了杂草和农作物之间的竞争；疏松土壤可以增加土壤的含氧量，有利于根细胞的有氧呼吸，促进矿质元素的吸收，从而达到增产的目的。
（2）农田施肥时，肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收。（3）分析表中数据可知，作物A、D的株高较高，B、C的株高较低，作物A、B的光饱和点较高，适宜在较强光照下生长，C、D的光饱和点较低，适宜在弱光下生长，综合上述特点，应选取作物A和C进行间作，作物A可利用上层光照进行光合作用，作物C能利用下层的弱光进行光合作用，从而提高光能利用率。
3.（2020年全国统一高考生物试卷（新课标Ⅲ)·29）照表中内容，围绕真核细胞中ATP的合成来完成下表。
反应部位
（1）__________
叶绿体的类囊体膜
线粒体
反应物
葡萄糖

丙酮酸等
反应名称
（2）__________
光合作用的光反应
有氧呼吸的部分过程
合成ATP的能量来源
化学能
（3）__________
化学能
终产物（除ATP外）
乙醇、CO2
（4）__________
（5）__________
【答案】
（1）细胞质基质 （2）无氧呼吸 （3）光能 （4）O2、NADPH （5）H2O、CO2
【解析】1、无氧呼吸：场所：细胞质基质；反应式C6H12O62C2H5OH（酒精）+2CO2+能量2、有氧呼吸三个阶段的反应：第一阶段：反应场所：细胞质基质；反应式C6H12O62C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量第二阶段：反应场所：线粒体基质；反应式：2C3H4O3(丙酮酸)+6H2O20[H]+6CO2+少量能量第三阶段：反应场所：线粒体内膜；反应式：24[H]+6O212H2O+大量能量(34ATP)
4.（2019全国卷Ⅰ·29）将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小，回答下列问题。
（1）经干旱处理后，该植物根细胞的吸水能力_______________________。
（2）与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会_______________________，出现这种变化的主要原因是_______________________。
（3）有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。
【答案】
（1）增强（2）降低 气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少（3）取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度，预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度，预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。
【解析】（1）经干旱处理后，根细胞的溶质浓度增大，渗透压增大，对水分子吸引力增大，植物根细胞的吸水能力增强。（2）据题干条件可知干旱处理后该植物的叶片气孔开度减小，导致叶片细胞吸收CO2减少，暗反应减弱，因此光合速率会下降。（3）根据题意分析可知，实验目的为验证干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的，故实验应分为两部分：①证明干旱条件下植物气孔开度变化不是缺水引起的；②证明干旱条件下植物气孔开度减小是ABA引起的。该实验材料为ABA缺失突变体植株（不能合成ABA），自变量应分别为①正常条件和缺水环境、②植物体中ABA的有无，因变量均为气孔开度变化，据此设计实验。①取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度，预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。可说明缺水环境不影响ABA缺失突变体植株气孔开度变化，即干旱条件下植物气孔开度变化不是缺水引起。②将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度，预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。可说明干旱条件下植物气孔开度减小是ABA引起的。
必刷点一 光合作用与细胞呼吸过程
5．海洋中的真核藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布依次是浅、中、深。自然状态下，它们都能通过光合作用制造有机物。回答下列问题：
(1)绿藻叶绿体中的光合色素可对光能进行捕获，吸收的光能主要有两方面用途：一是________________________________，二是________________________________。
(2)CO2是光合作用的原料之一，红藻正常生长过程中，其光合作用固定的CO2来自于________________________________________________________________________
_______________________________________________________(回答2点即可)。
(3)进一步研究表明，三种藻类在海水中的垂直分布情况，与它们对光能捕获的差异有关，结果如下表。请利用以下提供的实验器材，设计实验验证上述说法(要求：写出简要实验思路)：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
不同藻类
绿藻
褐藻
红藻
主要吸收的光质
红光、蓝紫光
黄光、绿光
蓝光

可选择的实验材料和器具有：水绵(绿藻)、海带(褐藻)、紫菜(红藻)、需氧细菌、三棱镜、发光器、蒸馏水、载玻片、盖玻片、显微镜等。
【答案】(1)将水分解为O2和[H]　促成ADP和Pi合成ATP　(2)海水环境中的CO2、细胞呼吸释放的CO2　(3)实验思路：将水绵、海带和紫菜分别与需氧细菌制成临时装片，放在没有空气的黑暗环境中，用透过三棱镜的光分别照射三组临时装片，一段时间后观察需氧细菌的分布情况
6.图甲表示光合作用过程的图解，图乙为大棚中栽培的某种蔬菜在水肥充足、温度适宜条件下，光合强度受环境因素影响的变化曲线图。请据图分析并回答下列问题：


(1)参与光合作用的色素分布在叶绿体的________上。
(2)光合作用的过程可以分为两个阶段，图甲中B表示 ________阶段，反应场所是________。
(3)图甲中A生理过程的产物是______________________________________________。
(4)由图乙可知，影响光合作用的外界因素是________和________。
(5)比较图乙中Ⅰ、Ⅱ两条曲线，当光照强度大于a时，曲线Ⅱ的光合强度不再增大的原因是___________________________________________________________________________________________，
限制了光合作用________阶段的进行。
【答案】(1)类囊体薄膜　(2)暗反应　叶绿体基质　(3)O2、[H]、ATP　(4)光照强度　CO2浓度　(5)CO2浓度过低　暗反应
7.某研究小组将生长状况相似的菠菜幼苗均分为A、B两组进行实验探究，A组培养在完全培养液中，B组培养在缺Mg2＋的培养液中，其他条件相同且适宜。一段时间后，持续提供14C标记的二氧化碳进行光合作用，然后检测并比较14C标记的有机化合物的量。请回答下列问题：
(1)该实验的目的是_____________________________________________________________。
(2)B组14C标记的(CH2O)的量比A组低，原因是_______________________________________________________________________。
(3)在检测过程中，发现6 s后有十余种产物含有放射性，而0.5 s内只发现一种产物含有放射性，这种产物最可能是_______________________________________________________。
(4)实验中的“其他条件”主要是指_____________________________________________
_________________________________________________________________(至少答两项)。
若在实验过程中突然停止14CO2供应，则此时两组实验中14C5的含量均会________，(CH2O)/C3的比值会____________。
【答案】(1)探究Mg2＋对植物光合作用的影响　(2)缺少Mg2＋不利于叶绿素的合成，光反应产生的[H]和ATP不足，C3的还原减弱，形成的(CH2O)减少　(3)三碳化合物　(4)温度、光照、pH等　增加　增大
【解析】
(1)根据实验的自变量为是否含有Mg2＋，说明该实验的目的是探究Mg2＋对植物光合作用的影响。(2)由于缺少Mg2＋不利于叶绿素的合成，导致光反应产生的[H]和ATP不足，C3的还原减弱，形成的(CH2O)减少，所以B组14C标记的(CH2O)的量比A组低。(3)根据题干信息，提供14C标记的二氧化碳进行光合作用，二氧化碳与C5反应，生成三碳化合物，所以0.5 s内发现的唯一的含放射性的物质最可能是三碳化合物。(4)实验中的“其他条件”指的是无关变量，如温度、光照、pH等。若在实验过程中突然停止14CO2供应，则生成的C3减少，消耗的C5也减少，导致两组实验中14C5的含量均增加，(CH2O)/C3的比值也增大。
8．下图1表示酵母菌细胞内细胞呼吸相关物质代谢过程，请回答以下问题：

(1)酵母菌细胞内丙酮酸在__________________(填场所)被消耗，从能量转化角度分析，丙酮酸在不同场所被分解时有什么不同？_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)酵母菌在O2充足时几乎不产生酒精，有人认为是因为O2的存在会抑制图1中酶1的活性而导致无酒精产生，为验证该假说，实验小组将酵母菌破碎后高速离心，取____________________(填“含线粒体的沉淀物”或“上清液”)均分为甲、乙两组，向甲、乙两支试管加入等量的葡萄糖溶液，立即再向甲试管中通入O2，一段时间后，分别向甲、乙两试管中加入等量的___________________________进行检测。
(3)按照上述实验过程，观察到______________，说明(2)中假说不成立，实验小组查阅资料发现，细胞质基质中的NADH还存在如图2所示的转运过程，NADH在线粒体内积累，苹果酸的转运即会被抑制，且细胞内反应物浓度上升或产物浓度下降一般会促进酶促反应速率，反之则抑制。请结合以上信息解释O2会抑制酵母菌产生酒精的原因：_______________
________________________________________________________________________。

(4)高产产酒酵母酒精产量更高，甚至在有氧条件下也能产酒，结合图1和图2分析，是利用野生酵母，通过物理或化学诱变因素诱导控制合成________________(填“酶1”“酶2”或“酶3”)的基因发生突变而产生的新品种。
【答案】(1)细胞质基质和线粒体基质　细胞质基质中分解丙酮酸释放的能量不能用于合成ATP，但在线粒体基质中分解丙酮酸释放的能量可用于合成ATP　(2)上清液　酸性的重铬酸钾溶液　(3)甲、乙试管都显灰绿色　O2充足时，线粒体内的NADH与O2结合产生水，从而促进线粒体内苹果酸的分解，进而促进苹果酸向线粒体的转运过程，当细胞质基质中的苹果酸浓度较低时，促进了细胞质基质中NADH的消耗，使得细胞质基质中NADH含量很少，NADH的缺少导致丙酮酸不能转化成酒精(或氧气存在时，线粒体大量消耗NADH，导致细胞质基质中缺乏NADH)　(4)酶3
【解析】(2)由题图可知，酶1催化丙酮酸分解为酒精和二氧化碳，说明酶1位于细胞质基质，所以酵母菌破碎后高速离心，取上清液(主要成分是细胞质基质，含有酶1)分为甲、乙两组，一段时间后在两支试管加入等量葡萄糖，向甲试管通入O2，所以甲是实验组，乙是对照组。一段时间后，分别向甲、乙两试管中加入等量的酸性的重铬酸钾溶液进行检测。若甲试管由橙色变灰绿色即产生了酒精，说明O2对酶1没有抑制作用，如果甲试管不变色，说明O2对酶1有抑制作用。(4)结合图1和图2分析，O2存在时，酶3催化有氧呼吸第三阶段，如果通过物理或化学诱变因素诱导控制合成酶3的基因发生突变，O2中的不能与线粒体中的NADH反应，NADH积累，苹果酸的转运会被抑制，细胞质基质中的NADH就会在酶1的催化下合成酒精。
必刷点二 光合和呼吸的特殊过程（光呼吸、苹果酸等）
9．某研究小组测得在适宜条件下某植物叶片遮光前吸收CO2的速率和遮光(完全黑暗)后释放CO2的速率。吸收或释放CO2的速率随时间变化趋势的示意图如下(吸收或释放CO2的速率是指单位面积叶片在单位时间内吸收或释放CO2的量)，回答下列问题：

(1)在光照条件下，图形A＋B＋C的面积表示________________，该植物在一定时间内单位面积叶片光合作用，其中图形B的面积表示___________________________，从图形C可推测该植物存在另一个________的途径，CO2进出叶肉细胞都是通过________的方式进行的。
(2)在上述实验中，若提高温度、降低光照，则图形________(填“A”或“B”)的面积变小，图形________(填“A”或“B”)的面积增大，原因是________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】(1)固定的CO2总量　呼吸作用释放出的CO2量　释放CO2　自由扩散　(2)A　B　光合速率降低，呼吸速率增强
【解析】(1)根据坐标图分析，A的面积为叶肉细胞吸收外界CO2的量，而B＋C的面积总和则是植物自身产生CO2的量，两部分的CO2都会被植物的叶肉细胞所吸收，即光合作用固定的CO2总量。遮光之后，植物主要进行呼吸作用产生CO2，根据遮光后平稳段的直线的变化趋势可以推出B的面积表示这段时间内植物呼吸作用放出的CO2量，而图形C则表示植物可能通过其他途径产生CO2。CO2属于小分子，进出细胞都是通过自由扩散的方式进行的。(2)题干中提到适宜条件是针对光合作用，所以提高温度、降低光照都会使光合作用减弱，所以A的面积会变小，而呼吸作用的最适温度比光合作用的最适温度要高，所以提高温度会增大呼吸作用的速率，而光照的改变对呼吸作用无影响，所以B的面积会变大。
10．(2021·山东高三三模)光呼吸是在光的驱动下将有机物氧化生成CO2和水的一个高耗能反应，据估计光呼吸可损耗掉1/4的光合产物，降低光呼吸，成为提高作物产量的研究方向之一。我国科学家通过转基因技术，将相关基因导入水稻细胞并将其定位在叶绿体中，成功构建了一条新的光呼吸支路，使光呼吸产生的部分乙醇酸在叶绿体内完全分解为CO2，所获得的新型转基因水稻的光合效率和产量均大幅提高。绿色植物细胞中光合作用和光呼吸的过程如下图所示。据图分析回答：

(1)在绿色植物细胞光合作用过程中，RuBP羧化酶(Rubisco)催化暗反应中____________，在光反应提供的____________________作用下，生成有机物。
(2)据图分析可知，在光呼吸过程中，Rubisco催化________________与RuBP反应，生成的__________________经一系列反应，最终分解为CO2。光呼吸被冠以“呼吸”二字，你认为理由是______________________________________________________________________
(提示：从与有氧呼吸进行比较的角度回答)。
(3)综合上述信息，简要阐明新型转基因水稻光合效率提高的机制是__________________
____________________________________________________________________________。
【答案】(1)CO2的固定　ATP和NADPH　(2)O2　C2(乙醇酸)　光呼吸过程中消耗O2并生成CO2，与有氧呼吸过程相似　(3)新型转基因水稻使光呼吸产生的乙醇酸在叶绿体内分解为CO2，提高了叶绿体中CO2的浓度，在与O2竞争Rubisco酶中有优势，抑制光呼吸，提高植物的光合速率
11．(2020·山东，21)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。

(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是__________________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为________________。
(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将________(填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是
________________________________________________________________________。
(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量________(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是___________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是________________________________________________________________________。
人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
【答案】(1)模块1和模块2　五碳化合物(或C5) (2)减少　模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足　(3)高于　人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或植物呼吸作用消耗糖类)　(4)叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少
【解析】分析题图可知，模块1将光能转换为电能，模块2电解水，同时转换能量供模块3还原CO2产生糖类，比较这一过程与光合作用的全过程可知，模块1和模块2相当于光合作用的光反应阶段，模块3相当于光合作用的暗反应阶段。(1)根据上面的分析可知，该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块，即吸收和转化光能的模块是模块1和模块2。光合作用的暗反应包括两步反应，一是CO2的固定：CO2在特定酶的作用下，与C5结合，形成C3。二是C3的还原：C3接受ATP和NADPH释放的能量，在酶的作用下最终转化为糖类和C5。比较该过程与模块3的反应过程可知，甲与CO2反应产生乙，这一阶段为CO2的固定，那么甲为C5，即五碳化合物，乙为C3，即三碳化合物。(2)若正常运转过程中气泵突然停转，相当于光合作用过程中突然停止供应CO2，CO2的固定受阻，进而导致乙(C3)的合成量减少，短时间内C3的还原正常进行，消耗量不变，C3含量减少。光合作用的暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋，若气泵停转时间较长，相当于暗反应无法进行，就无法为模块2提供ADP、Pi和NADP＋，从而影响了模块2中的能量转换效率。(3)植物有机物的积累量称为净光合作用量，即有机物的制造量(真正光合作用量)减去呼吸作用消耗的有机物量。这个人工光合作用系统中只有有机物的制造，没有呼吸作用的消耗，所以在固定的CO2量(即真正光合作用量)相等的情况下，有机物(糖类)的积累量将高于植物。
12．某植物夜间可以通过气孔吸收CO2，并把CO2经一系列反应合成苹果酸，储存在液泡中，白天液泡中的苹果酸可以运送至细胞质基质，经过反应产生CO2，进而参与卡尔文循环(如图所示)。请据图回答：

(1)叶绿体中的类胡萝卜素主要吸收________光。叶绿素b呈现________色，其在层析液中的溶解度________(填“大于”或“小于”)胡萝卜素的溶解度。
(2)该植物细胞进行卡尔文循环的具体场所是______________。参与卡尔文循环的CO2直接来源于__________________过程和________________过程，被固定后生成的化合物是________(填“C3”或“C5”)。
(3)经研究发现，该植物夜晚虽然能吸收CO2，却不能合成(CH2O)，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)根据题干信息可以推测，该植物很有可能生活在________(填“湿润多雨”或“炎热干燥”)的环境中。
【答案】(1)蓝紫　黄绿　小于　(2)叶绿体基质　苹果酸的分解　细胞呼吸(或有氧呼吸)　C3　(3)夜晚无光照不能进行光反应，不能为暗反应提供[H]和ATP　(4)炎热干燥
【解析】(4)由题意可知，此类植物夜间气孔开放，吸收的二氧化碳生成的苹果酸储存在液泡中，白天气孔关闭，由此推测其生活在炎热干旱的环境。
13．植物A有一个很特殊的CO2同化方式：夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中(如图一所示)；白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用(如图二所示)。植物B的CO2同化过程如图三所示，请回答下列问题：


(1)植物A气孔开闭的特点与其生活环境是相适应的，推测植物A的生活环境可能是__________________。植物A夜晚能吸收CO2，却不能合成(CH2O)的原因是缺乏暗反应必需的____________________；白天植物A进行光合作用所需的CO2是由________和________释放的。
(2)在上午10：30时，突然降低环境中CO2浓度后的一小段时间内，植物A和植物B细胞中C3含量的变化分别是______________、______________。
(3)将植物B放入密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养，用CO2浓度测定仪测得了该玻璃罩内CO2浓度的变化情况，绘成下图的曲线。

在一天当中，植物B有机物积累量最多是在曲线的________点。据图分析，一昼夜后玻璃罩内植物B体内有机物的含量将会________。
【答案】(1)炎热干旱　ATP、NADPH　苹果酸(脱羧作用)　细胞呼吸(2)基本不变　降低　(3)F　增加
【解析】(1)植物A的气孔在白天关闭，晚上开放，而气孔的开闭与蒸腾作用有关，据此推测植物A可能生活在炎热干旱的环境中；植物A夜晚不能进行光反应，不能为暗反应提供ATP、NADPH，所以吸收的CO2不能合成(CH2O)；白天植物A进行光合作用所需要的CO2由苹果酸经脱羧作用释放和细胞呼吸产生。(2)在上午10：30时，突然降低环境中CO2浓度后的一小段时间内，植物A由于气孔关闭，不吸收CO2，C3的含量基本不变；而植物B吸收的CO2减少，CO2的固定减弱，细胞中C3的含量降低。(3)据图分析，F点CO2浓度最低，说明此时玻璃罩内CO2被吸收得最多，植物积累有机物最多；由于G点的CO2浓度比A点低，说明一昼夜后玻璃罩内植物B体内有机物的含量增加。

必刷点三 光合作用和细胞呼吸的变化曲线分析
14.(2018·全国Ⅱ，30)为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性，某同学选取来自树冠不同层的A、B两种叶片，分别测定其净光合速率，结果如图所示。据图回答问题：


(1)从图可知，A叶片是树冠________(填“上层”或“下层”)的叶片，判断依据是______________________________________________________________________。
(2)光照强度达到一定数值时，A叶片的净光合速率开始下降，但测得放氧速率不变，则净光合速率降低的主要原因是光合作用的________反应受到抑制。
(3)若要比较A、B两种新鲜叶片中叶绿素的含量，在提取叶绿素的过程中，常用的有机溶剂是________。
【答案】(1)下层　A叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度低于B叶片　(2)暗　(3)无水乙醇
【解析】(1)根据题图中的曲线可知，A叶片净光合速率最大时，对应的光照强度约为1 200 μmol·m－2·s－1，B叶片净光合速率最大时，对应的光照强度至少为2 000 μmol·m－2·s－1，即A叶片的净光合速率达到最大时所需的光照强度低于B叶片，因此A叶片位于树冠下层。(2)当光照强度达到一定数值时，A叶片的放氧速率不变，但净光合速率下降，原因可能是光合作用的暗反应受到抑制。(3)常用的提取叶绿素的有机溶剂是无水乙醇。
15.(2020·海南，21)在晴朗无云的夏日，某生物兴趣小组测定了一种蔬菜叶片光合作用强度的日变化，结果如图。请回答下列问题：

(1)据图分析，与10时相比，7时蔬菜的光合作用强度低，此时，主要的外界限制因素是______________________；从10时到12时，该蔬菜的光合作用强度________。
(2)为探究如何提高该蔬菜光合作用强度，小组成员将菜地分成A、B两块，10～14时在A菜地上方遮阳，B菜地不遮阳，其他条件相同。测得该时段A菜地蔬菜的光合作用强度比B菜地的高，主要原因是______________________________________________________________________________。
(3)小组成员又将相同条件的C菜地的上方和四周用遮阳网全部覆盖，测得棚内温度比B菜地高，一段时间后比较B、C两块菜地的蔬菜产量。与B菜地相比，C菜地蔬菜产量低，从光合作用和呼吸作用的原理分析，原因是______________________________________________________________________________。
【答案】(1)光照强度　降低　(2)B菜地光照强度过高，同时温度上升，导致蔬菜部分气孔关闭，二氧化碳吸收受阻，光合作用速率降低　(3)C菜地的温度上升，光合作用有关酶活性下降，细胞呼吸有关酶活性增加，C菜地的净光合作用降低，产量下降，因此C菜地的蔬菜产量低于B菜地
【解析】(1)光合作用在一定范围内随光照强度的增加而增加，与10时相比，7时的光照强度弱，此时，影响光合作用的主要因素是光照强度，10时到12时，从图中分析可知，蔬菜的光合作用强度降低。(2)光合作用在一定范围内随光照强度的增加而增加，当光照强度持续增加同时温度上升，部分气孔会关闭，导致植物从外界吸收二氧化碳受阻，植物暗反应受到限制，光合作用强度降低。(3)当温度升高后，与光合作用有关的酶会由于温度过高而活性降低，光合作用强度降低，细胞呼吸有关酶的最适温度高于光合作用有关酶的最适温度，呼吸速率上升，最终导致净光合速率降低，蔬菜的有机物积累减少，产量降低。
16.(2020·河北衡水金卷)下图是某植物在光下与阴影下生长的光合速率变化曲线图。请回答下列问题：

(1)与光合作用有关的酶分布在叶绿体的________________________________，
部分酶可以催化CO2的固定并生成________。
(2)图中________(填“A”“B”或“C”)点所对应的光照强度可以表示该植物在光下生长的光补偿点。在阴影下生长的植物，其光补偿点相对较低的原因是_______________________________________。
(3)分析上图，可知植物的光合作用受________的影响。
【答案】(1)类囊体薄膜和叶绿体基质　C3(三碳化合物)(2)B　在阴影下，植物的呼吸速率低，较弱的光照就可使其光合作用的CO2吸收量为0(在阴影下，植物的呼吸速率低，在较弱的光照条件下，其光合速率与细胞呼吸速率相同)(3)光照强度(光照)
17.(2022·山东日照市调研)甲、乙两种植物整个植株净光合速率随光照强度的变化趋势如图1，图2为不同生理状态下叶肉细胞内线粒体和叶绿体间CO2气体交换情况。

回答下列问题：
(1)净光合速率是指实际光合速率与呼吸速率之差，植物叶肉细胞中叶绿体吸收CO2或释放O2的速率可表示________(填“净光合速率”“真正光合速率”或“呼吸速率”)，图2中________(填序号)图可表示图1中光照强度为A时甲、乙两植物叶肉细胞内CO2的关系。
(2)甲、乙两种植物单独种植时，合理密植更有利于________植物生长，因为____________________________________________________________________。
(3)光照强度为C时，若适当提高乙植物生长环境中CO2的浓度，则C点应向________(填“左”或“右”)移动，光照强度为D时，甲植物叶肉细胞中产生ATP的细胞器有________________________。
【答案】(1)真正光合速率　④(2)甲　植物生长速率直接取决于净光合速率的大小；光照强度较高时甲植物净光合速率大于乙；合理密植，植株接受的光照强度增加，导致甲植物净光合速率明显高于乙(3)右　叶绿体、线粒体
【解析】(1)叶绿体是绿色植物光合作用的场所，而叶绿体中释放的O2先被线粒体吸收利用，所以植物叶肉细胞中叶绿体吸收CO2或释放O2的速率可表示真正光合速率，而植物叶片吸收CO2或释放O2的速率可表示净光合速率。当光照强度为A时，甲、乙两植物整个植株净光合速率为0，即植物通过呼吸作用释放的CO2全部供植物光合作用所需，但植物体内有部分细胞不能进行光合作用，该部分细胞进行细胞呼吸时所需O2来自进行光合作用的细胞，故叶肉细胞的光合作用速率大于呼吸作用速率，即可用图2中的④表示。(2)由图1可以看出，在光照较强条件下，甲植物净光合速率大于乙植物，而植物的生长速率直接取决于净光合速率的大小，若合理密植，则植株接受的光照强度较大，故更有利于甲植物的生长。(3)光照强度为C时，乙植物净光合速率达到最大，此时限制乙植物光合作用的因素可能是CO2浓度、温度等，若提高CO2浓度，则光合作用强度会增强，C点应右移。光照强度为D时，甲植物叶肉细胞中既进行光合作用又进行呼吸作用，故叶绿体和线粒体中均产生ATP。
必刷点四 液滴移动—气体体积测定装置
18.(2020·辽宁五校协作体联考)某实验室中有三套完全相同的装置(如图1所示)，装置内的绿色植物为长势相近的君子兰，培养条件如表所示，经2小时的实验后，测定并记录相关数据。已知氧传感器用于测定装置内的O2含量。请分析并回答下列问题：
装置
培养条件
刻度尺读数
数据显示屏读数
开始时
2小时后
开始时
2小时后
甲
温度为T1、光照适宜
0
A
D
E
乙
温度为T2、光照适宜
0
B
D
F
丙
温度为T2、黑暗
0
C
D
G

图1
注：君子兰细胞中光合作用和细胞呼吸相关酶的最适温度分别为T1和T2，且T2>T1。
(1)三套装置的君子兰细胞中，均能产生ATP的场所是________；装置甲中的数据A代表____________________________________________________________。
(2)若增加一套实验装置，光照适宜条件下，在实验过程中，将温度逐渐由T1升高至T2，并测得数据显示屏读数由D变为H，则E、F、H的大小关系是_________________________________________________________________。
(3)若B＝0，则在君子兰的叶肉细胞中，叶绿体产生O2的量________(填“大于”“等于”或“小于”)线粒体消耗O2的量；若B为正数，C为负数，则该植物在温度为T2、光照适宜的条件下，呼吸速率与光合速率之比＝________(用B、C表示)。
【答案】(1)细胞质基质和线粒体　君子兰在温度为T1、光照适宜的条件下，2小时内释放O2的量(或君子兰在温度为T1、光照适宜的条件下的净光合速率)　(2)E>H>F(3)大于　C/(C－B)或－C/(B－C)
【解析】(1)丙装置中的君子兰只能进行细胞呼吸，因此，三套装置的君子兰细胞中均能产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体；A代表在装置甲对应的培养条件下，君子兰的净光合速率。(2)当温度由T1逐渐升高至T2时，君子兰细胞的光合速率下降，呼吸速率上升，则H应小于E、大于F。(3)若B＝0，则说明整体上君子兰的光合速率等于呼吸速率，但就君子兰的叶肉细胞而言，其光合速率大于呼吸速率，即叶肉细胞中叶绿体产生O2的量大于线粒体消耗O2的量；在温度为T2、光照适宜的条件下，君子兰的呼吸速率可表示为－C/2，光合速率＝(B－C)/2，因此，两者之比＝－C/(B－C)＝C/(C－B)。
19.(2019·陕西宝鸡联考)科学探究是研究生物学的重要方法。为了探究绿色植物的呼吸作用和光合作用，某生物兴趣小组的同学在老师指导下设计了图甲所示的装置，图乙为C装置中叶片在夏季晴朗的一天内呼吸作用和光合作用的变化曲线。请据图回答下列问题(氢氧化钠溶液具有吸收二氧化碳的作用)：

(1)为了确保实验的科学性，该兴趣小组的同学对图甲中的叶片先进行一定时间的暗处理，这样做的目的是___________________________________________。
(2)图甲所示的实验设计能探究________________________________________(至少写两个)等因素对光合作用的影响。
(3)D装置弯玻璃管中红墨水的移动方向是________(填“向左”“向右”或“不动”)。图乙中的曲线________与D装置内叶片的生理活动相对应。
(4)对图甲C装置中的叶片进行脱水称重，欲使得到的质量最大，结合图乙中的曲线分析，应选择________(填图中字母)时左右摘取叶片。
【答案】(1)把叶片内原有的营养物质耗尽　(2)水、光照、二氧化碳(写出两个即可)　(3)向左　Ⅱ　(4)c
【解析】 (1)“进行一定时间的暗处理”时，无光照，植物只进行呼吸作用而不能进行光合作用，这样可以将叶片中原来储存的营养物质消耗尽，以免原有营养物质对实验结果造成影响。(2)图甲中，对A叶片的处理是割断主叶脉，导管被切断，这样A叶片的左端部分就得不到从根运输来的水分，因此，A叶片的左端和右端部分就形成以是否有水供应为自变量的对照实验；B装置中没有光照，C装置中有光照，二者唯一不同的是有无光照，可用作以光为自变量的对照实验；D装置中有氢氧化钠溶液(吸收二氧化碳)，造成瓶中没有二氧化碳，因此C装置和D装置唯一不同的是有无二氧化碳，可作为以二氧化碳为自变量的对照实验。因此，图甲所示的实验设计能探究水、光照、二氧化碳等因素对光合作用的影响。(3)D装置中叶片进行呼吸作用吸收氧气、释放二氧化碳，而释放的二氧化碳被氢氧化钠溶液吸收了，导致D装置中气体减少，气压降低，因此D装置弯玻璃管中红墨水的移动方向是向左。结合题干信息“图乙为C装置中叶片在夏季晴朗的一天内呼吸作用和光合作用的变化曲线”分析图乙，曲线Ⅰ有活动强度为0的时间段，由于光合作用在有光条件下才能进行，无光条件下不能进行，故曲线Ⅰ表示光合作用的变化曲线，曲线Ⅱ没有活动强度为0的时间段，因此曲线Ⅱ表示呼吸作用的变化曲线。D装置内的叶片不能进行光合作用(二氧化碳被吸收)，能进行呼吸作用，所以图乙中的曲线Ⅱ与D装置内叶片的生理活动相对应。
(4)光合作用制造有机物，光合作用积累的有机物越多，叶片脱水后质量越大。因此，若“对图甲C装置中的叶片进行脱水称重，欲使得到的质量最大”，结合图乙中的曲线分析，应选择c时左右摘取叶片，因为此时植物叶片的光合作用强度等于呼吸作用强度，达到了一天中有机物积累最多的时刻。
20．(2020·海南省高三下学期新高考线上诊断性测试)请回答下列问题：
(1)某研究小组对甲、乙两种植物的叶肉细胞在不同光照强度下的相关生理过程进行了测定，得到了下表所示数据(光照强度的单位为千勒克斯，CO2的吸收和释放速率的单位不作要求)：
项目
光合速率与呼吸速率相等时的光照强度
光饱和时的
光照强度
光饱和时植物吸收CO2的速率
黑暗条件下CO2释放的速率
甲
1
3
18
10
乙
3
8
30
15

当光照强度为2千勒克斯时，甲植物光合作用产生的O2的去向是_____________________，
乙植物光合作用产生的O2的去向是________________________。当光照强度为8千勒克斯时，乙植物的总光合速率是________。
(2)如图所示装置可以测定一些生理活动强度(仅考虑以葡萄糖为呼吸作用底物)：

①若甲烧杯中为酵母菌培养液，乙烧杯中为NaOH溶液，液滴向左移动，则单位时间内移动的距离可代表____________________。
②若甲烧杯中为小球藻培养液，乙烧杯中为______________，装置置于适宜光照强度条件下，液滴向________移动，则单位时间内移动的距离可以代表小球藻净光合作用强度。
【答案】(1)一部分供线粒体有氧呼吸消耗，一部分释放到体外　全部供线粒体有氧呼吸消耗　45　(2)①酵母菌有氧呼吸的强度　②NaHCO3溶液(或CO2缓冲液)　右
【解析】(1)光照强度为2千勒克斯时，甲光合作用＞呼吸作用，甲叶片释放的O2一部分供线粒体有氧呼吸消耗，一部分释放到体外；同理乙植物在此时光合作用＜呼吸作用，乙叶片释放的O2全部供线粒体有氧呼吸消耗。乙植物在光照强度为8千勒克斯时已经达到光饱和点，乙叶绿体产生的氧气量为45。(2)①酵母菌有氧呼吸消耗氧气，NaOH溶液将呼吸作用释放的二氧化碳吸收使内部体积变小，液滴左移，单位时间内移动的距离可代表酵母菌有氧呼吸的强度。②若甲烧杯中为小球藻培养液，乙烧杯中为CO2缓冲液，装置置于一定的光照强度下，若液滴向右移动，单位时间内移动的距离可以代表小球藻净光合作用强度。
必刷点五 光照和黑暗频率交替对植物代谢影响
21.(2020·河南百校联盟联考)科研人员利用“间隙光”来测定沙棘的光合作用，每次光照20秒，黑暗20秒，交替进行12小时，并用灵敏传感器记录环境中氧气和二氧化碳的变化，实验结果部分记录如下图所示。

据实验结果部分记录图分析，与连续光照6小时，再连续黑暗6小时的相比，“间隙光”处理的光合作用效率________(填“大于”“等于”或“小于”)连续光照下的光合效率，原因是“间隙光”能________________。上面曲线出现的原因是光合作用光反应的速率比暗反应的速率________(填“更快”或“更慢”)。图中两条曲线所围成的面积S1________S2(填“大于”“等于”或“小于”)。
【答案】大于　充分利用光合作用光反应产生的[H]和ATP　更快　等于
【解析】光照总时间相同的情况下，“间隙光”与连续光照处理相比，光合作用合成的有机物增多，光合作用效率更高，因为一般情况下，光合作用过程中的光反应速率很快，而暗反应速率较慢，“间隙光”处理能充分利用光反应产生的[H]和ATP。S1面积相当于光照时光反应积累的[H]和ATP，而这些[H]和ATP在后续的黑暗处理时被暗反应所消耗，所以S1与S2大致相等。
22．为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。每组处理的总时间均为135 s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：
A组：先光照后黑暗，时间各为67.5 s；光合作用产物的相对含量为50%。
B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5 s；光合作用产物的相对含量为70%。
C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75 ms(毫秒)；光合作用产物的相对含量为94%。
D组(对照组)：光照时间为135 s；光合作用产物的相对含量为100%。回答下列问题：
(1)单位光照时间内，C组植物合成有机物的量________(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是______________________________________________
________________________________________________________________________；
C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要________。
(2)比较A、B、C三组处理可以推知，随着光照和黑暗交替频率的增加，使光下产生的________________________________________________________________________
________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中________________________。
【答案】(1)高于　C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%　光照　(2)ATP和[H]　CO2的同化量
【解析】(2)光合作用过程有两个阶段：光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段必须在光下进行，其将水分解，产生ATP和[H]用于暗反应。A、B、C三组处理相比，随着光照时间间隔的减少，光照频率的增加，使光下产生的ATP和[H]能够及时被利用与再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。
23．如图表示在不同温度下，测定某1 cm2植物叶片质量(mg)变化情况(均考虑为有机物的质量变化)的操作流程及结果，据图分析回答问题：

(1)由操作流程图分析可知，该植物的呼吸速率可表示为______ mg·cm－2·h－1(用图中字母表示)，实际光合速率可表示为______ mg·cm－2·h－1(用图中字母表示)。
(2)由实验结果图分析，恒定在上述________ ℃下，维持12 h光照，12 h黑暗，该1 cm2植物叶片增重最多，增重了________ mg。
【答案】(1)X　Y＋2X　(2)14　36
【解析】(1)由操作流程图分析可知，该植物的呼吸速率可表示为X(mg·cm－2·h－1)，而单位时间光照下叶片重量的增加量表示的是净光合速率，故光照1小时实际(总)光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝M＋Y－(M－X)＋X＝Y＋2X(mg·cm－2·h－1)。(2)从实验结果图可以看出，在14 ℃下，维持12 h光照，12 h黑暗，该植物叶片增重最多，净光合速率＝总光合速率－呼吸速率＝(3＋2×2)×12－2×24＝36(mg)。