人教版高中生物必修第1册第5章专题强化练3环境因素对光合速率影响的图表、曲线及实验分析习题含答案

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专题强化练3　环境因素对光合速率影响的图表、曲线及实验分析　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 1.(2020山东青岛高一选科抽测,)“藏粮于地、藏粮于技”,是中央对确保粮食产能的新思路,我国粮食产业要向绿色优质转型。小麦白粉病是世界上影响小麦生产的重要病害,白粉病菌侵染小麦植株后,严重影响小麦光合作用,使植株生长受限,防治小麦白粉病最有效的方法是培育抗病新品种。研究人员选取正常植株、感白粉病植株、抗白粉病植株的叶片进行了相关实验,得到如下数据,请回答下列问题: 叶绿素含量(mg·chl·g·FW-1)细胞间CO2浓度(μmolCO2·m-2·s-1)光合速率(mgCO2·dm-2·h-1)正常叶片3.06201.8812.1感白粉病叶片3.01209.267.9抗白粉病叶片3.07202.7315.6 (1)实验过程中除了给植株保持充足的光照、水分和适宜的温度,还需保证氮肥、磷肥等原料供应,以满足植物体合成　　　　　　　　等物质的需要(写出两项)。 (2)由表中数据可知,叶绿素含量对感白粉病叶片的光合速率影响较大,叶绿素的含量主要影响光合作用的　　　　阶段;气孔因素　　　　　　(填“是”或“不是”)导致感白粉病叶片光合速率降低的因素,依据是　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)随感病程度的加深,白粉病菌使植株生长停止,从光合速率与呼吸速率关系的角度分析,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)该抗白粉病叶片与正常叶片相比,光合速率较高,推测最可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 2.()如图是某科研小组在黄瓜幼苗光合作用的最适温度条件下,探究环境因素对其光合作用影响时所得到的实验结果。请据图回答:(1)图中a点时CO2产生的场所是　　　　　　　,黄瓜幼苗从　　　　点之后开始进行光合作用。 (2)据图分析,CO2浓度为600mg·L-1时,d点的CO2吸收量高于c点,结合光合作用的过程分析其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)据实验结果分析,在黄瓜幼苗培育过程中,为促进幼苗快速生长可以采取的措施有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 3.(2020山东德州高一期末,)土壤盐渍化会造成植物减产甚至死亡,该问题是我国乃至全世界面临的严重挑战,科研人员为探究有机锗(Ge)和盐(NaCl)对植物光合作用的影响,以大蒜幼苗为材料进行了实验,结果如图所示。回答下列问题:(1)大蒜幼苗的叶绿素分布在叶绿体的　　　　　　　上,常用无水乙醇提取叶片中的叶绿素,原因是　 　。 (2)NaCl处理会导致大蒜幼苗的光合作用速率降低,结合上图分析其原因是　　　　　　　降低,导致光反应产生的　　　　　　　减少,从而使暗反应速率降低。 (3)根据实验结果可得出的实验结论有:①Ge对光合作用速率　　　　　　　　;②盐(NaCl)能降低光合作用速率;③Ge能　　　　盐对光合作用速率的影响。 4.(2020湖北四地七校高三联考,)水分胁迫是指植物水分散失超过吸收,使植物组织含水量下降,正常代谢失调的现象。大量研究表明,光合速率随水分胁迫加强不断下降,是作物后期受旱减产的主要原因。图1是水分胁迫和复水对某植物叶绿素含量变化的影响(其中CX代表对照,L代表轻度胁迫,M代表中度胁迫,S代表重度胁迫),图2表示轻度水分胁迫对叶片气孔导度(即气孔开放的程度)和光合速率的影响。图1图2(1)从图1可以看出水分可以影响光合作用的　　　　阶段。 (2)植物在不同程度的水分胁迫下,叶绿素含量呈下降趋势,下降幅度从大到小依次是　　　　　　　　,并且在重度水分胁迫下叶绿素含量更难以恢复,最可能的原因是在重度水分胁迫下　　　　　　　　　　受到一定程度的破坏。 (3)由图2的结果可以看出,轻度水分胁迫引起气孔导度降低。此种情况下,水分胁迫对光合速率的影响主要是通过　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 5.(2020北京密云高一期末,)为提高甜椒产量,科研人员对甜椒叶片光合作用的特性进行研究。科研人员选择6月晴朗的一天,测定甜椒植株上部、中部和下部叶片的光合速率,结果如下图所示。(1)光是影响温室内甜椒产量的重要环境因素之一。弱光下,甜椒叶片光合作用光反应阶段产生的　　　　　　　　较少,影响暗反应阶段中　　　　的还原,使糖类等有机物的合成减少。因而必要时可对温室内种植的甜椒进行人工补光。 (2)由实验结果可知,上部、中部和下部叶片在　　　　　　时光合速率均达到最大值,其中　　　　部叶片的光合速率最高。 (3)光合速率差异可能与叶片光合色素含量有关。为比较不同部位叶片光合色素含量的差异,先称取　　　　　　　　　　　　,再分别加入等量的　　　　　　和少量二氧化硅和碳酸钙等研磨、过滤,获得色素提取液,然后测定光合色素含量。 (4)在大田种植条件下,甜椒有明显的“光合午休”现象,这是由于中午时叶片的　　　　　　　　关闭,进入叶片内的　　　　　　量减少,光合速率下降。人工调节温室内　　　　　　等条件,可让温室种植的甜椒少出现“光合午休”现象,进而实现增产。 6.()研究发现,一些作物的叶照光后移至黑暗环境,短时间内(约1分钟)出现CO2释放量急剧增高的现象,随后释放量减少至与黑暗环境一致。这是因为在光照下叶肉细胞吸收O2,释放CO2,这种反应需叶绿体参与,并与光合作用同时发生,称为光呼吸。(1)在适宜光照强度条件下,叶肉细胞产生O2的具体部位是　　　　　　　　　,产生CO2的具体部位是　　　　　　　。 (2)光呼吸与有氧呼吸的共同点是　　　　　　　　　　　　,细胞呼吸的主要意义　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)请依据题中所给信息,简要写出验证植物存在光呼吸现象的实验设计思路  　。 7.(2020北京西城高一期末,)利用温室种植果蔬,可以使其在冬、春季节上市获取较高经济效益。科研人员探究温室内不同CO2浓度对番茄光合速率和产量的影响,结果如下表。请回答问题:组别净光合速率[μmol/(m2·s)]产量(kg/hm2)A0(对照组,大气CO2浓度)24.5070 407.69A1(600 μmol/L CO2浓度)29.8782 682.69A2(800 μmol/L CO2浓度)36.2490 148.08A3(1 000 μmol/L CO2浓度)37.2897 844.23 (1)随着温室CO2浓度的升高,进入叶绿体的CO2增多,与C5结合生成的　　　增加。CO2浓度升高还能提高Rubisco(催化CO2固定的酶)的活性,直接提高　　　　反应的速率,从而提高了光合速率和产量。 (2)科研人员进一步研究了温室内不同CO2浓度对番茄光合色素含量的影响,结果如图1。图1由图1可知,随着温室CO2浓度的升高,分布在叶绿体　　　　　　上的光合色素含量增加,吸收　　　　增多,促进光反应产生更多　　　　　　　　　,最终提高了光合速率和产量。 (3)科研人员继续进行实验探索更合理的温室增施CO2方法,应用于实际生产。实验组1:高浓度短时间增施,每日6:00~9:00增施浓度为800~1 000 μmol/mol CO2;实验组2:低浓度长时间增施,每日6:00~16:00增施浓度为400~600 μmol/mol CO2;对照组:不增施CO2。检测各组不同器官中干物质的量,结果如图2。请根据结果选择更为合理的方法并阐述理由:                                                         　。 图2          专题强化练3　环境因素对光合速率影响的图表、曲线及实验分析1.答案　(1)蛋白质、DNA　(2)光反应　不是　感白粉病叶片的细胞间CO2浓度高　(3)过多二氧化碳会抑制有氧呼吸,致使有机物堆积,从而抑制光合作用　(4)叶绿素含量增加,细胞间CO2浓度较高,同时促进了光合作用的光反应阶段和暗反应阶段的进行解析　(1)蛋白质的组成元素中含有N,核酸的组成元素中含有N和P,实验过程中除了给植株保持充足的光照、水分和适宜的温度,还需保证氮肥、磷肥等原料供应,以满足植物体合成蛋白质、核酸等物质的需要。(2)由表格数据可知,感白粉病叶片的细胞间CO2浓度较高,不影响光合作用暗反应阶段的进行,因此气孔因素不是导致感白粉病叶片光合速率降低的因素。(3)随感病程度的加深,白粉病菌使植株生长停止,其原因是过多二氧化碳会抑制有氧呼吸,致使有机物堆积,从而抑制光合作用。(4)该抗白粉病叶片与正常叶片相比,叶绿素含量增加,促进了光合作用的光反应阶段的进行,细胞间CO2浓度上升,促进了光合作用暗反应阶段的进行,因此抗白粉病叶片的光合速率较高。2.答案　(1)线粒体　m　(2)d点条件下光合作用光反应阶段产生的ATP和NADPH多　(3)适当增加CO2浓度(增施农家肥)、提供适宜光照　解析　(1)题图中a点时植物只进行有氧呼吸,CO2产生的场所是线粒体,黄瓜幼苗从m点之后开始吸收CO2进行光合作用。(2)据图分析,当CO2浓度为600mg·L-1时,d点的光照强度大于c点,即d点条件下光合作用光反应产生的ATP和NADPH较c点多,因而d点的CO2吸收量高于c点。(3)据实验结果分析,在黄瓜幼苗培育过程中,为促进幼苗快速生长,可以采取的措施有增施农家肥以增加CO2浓度、提供适宜光照等。3.答案　(1)类囊体薄膜　叶绿素能够溶解在无水乙醇中　(2)叶绿素的含量　ATP和NADPH　(3)基本没有影响　缓解解析　(1)叶绿素分布在叶绿体类囊体薄膜上。绿叶中的色素易溶于有机溶剂,故可用无水乙醇来提取绿叶中的叶绿素。(2)比较添加NaCl组与对照组的叶绿素含量可知,NaCl处理组大蒜幼苗中叶绿素含量降低,其吸收的光能减少,导致光反应速率减慢,光反应产物NADPH和ATP减少,进而导致暗反应速率降低,植物光合速率降低。(3)比较添加Ge组与对照组的叶绿素含量可知,Ge处理组大蒜幼苗中叶绿素含量几乎不变,说明Ge对光合作用速率基本没有影响;比较添加Ge和NaCl组与添加NaCl组的叶绿素含量可知,Ge可导致NaCl处理的大蒜幼苗的叶绿素含量有所增加,由此说明Ge能缓解盐对光合作用速率的影响。4.答案　(1)光反应　(2)重度>中度>轻度(或S>M>L)　叶绿体(或类囊体)的结构和功能　(3)影响二氧化碳的吸收进而影响光合速率解析　(1)从图1可知,随着缺水程度的增加,叶绿素含量下降,故水分可以影响光合作用的光反应阶段。(2)从图1可以看出,随着水分胁迫程度的增加,叶绿素含量下降幅度增大,故下降幅度从大到小依次是S>M>L。由图1可知,在轻度和中度缺水的条件下,叶绿素含量在第7天左右开始逐渐恢复,在重度缺水条件下却难以恢复,推测其原因可能是在重度缺水条件下,叶绿体的结构和功能遭到破坏。(3)由图2可知,轻度水分胁迫下气孔导度下降,则通过气孔进入细胞的二氧化碳量会减少,由此说明水分胁迫还可以通过影响暗反应中二氧化碳的吸收来影响光合速率。5.答案　(1)ATP和NADPH　C3(三碳化合物)　(2)10:00　上　(3)等量的上部、中部和下部叶片　无水乙醇(丙酮)　(4)部分气孔　CO2　温度和光照　解析　(1)光照强度主要通过影响光反应影响光合速率,弱光下,甜椒叶片光合作用光反应阶段产生的ATP和NADPH较少,光反应为暗反应提供的ATP和NADPH减少,导致暗反应C3的还原减慢,糖类等有机物的合成减少。(2)由实验结果可知,不同部位的叶片均在上午10:00时光合速率达到最大,其中上部叶片光合速率最高,下部叶片的光合速率最低。(3)要比较不同部位叶片光合色素含量的差异,需要提取上部、中部和下部的叶片中的色素进行比较。先称取等量的三种叶片,再分别加入等量的无水乙醇(提取色素)、少量二氧化硅(使研磨更充分)和碳酸钙(保护色素)等进行研磨、过滤,获得色素提取液,然后测定光合色素含量。(4)中午时温度过高,为了避免蒸腾作用过于旺盛,叶片的部分气孔关闭,二氧化碳的吸收量减少,导致光合速率下降。人工调节温室内温度和光照等条件,可减少“光合午休”现象,进而实现增产。6.答案　(1)叶绿体类囊体薄膜　线粒体基质　(2)消耗O2、释放CO2　分解有机物,为生命活动提供能量　(3)在适宜条件下先测定植物光照时吸收CO2速率,一段时间后对植物进行遮光(完全黑暗)处理,遮光后每10秒测定一次CO2释放速率,直到CO2释放速率不变解析　(1)在适宜光照强度条件下,叶肉细胞同时进行光合作用和细胞呼吸。叶肉细胞光反应产生O2发生在叶绿体类囊体薄膜,叶肉细胞有氧呼吸第二阶段产生CO2,其场所为线粒体基质。(2)有氧呼吸是指细胞在氧气的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生CO2和H2O,释放能量,生成ATP的过程。ATP可用于多项生命活动。结合题干信息可知,光呼吸和有氧呼吸的共同点是消耗O2、释放CO2,细胞呼吸的主要意义是分解有机物,为生命活动提供能量。(3)由题意可知,光呼吸是指植物光照下叶肉细胞吸收O2,释放CO2的过程。作物叶照光后移至黑暗环境,由于照光条件下光呼吸产生CO2,所以短时间内(约1分钟)出现CO2释放量急剧增高的现象,随后释放量减少至与黑暗环境一致。由以上分析,可先测定植物光照时CO2吸收速率,再进行黑暗处理测定CO2释放速率,若遮光后短时间内CO2释放速率增大,然后保持稳定,即可验证植物存在光呼吸现象。7.答案　(1)C3　暗　(2)类囊体薄膜　光能　ATP、NADPH、O2　(3)低浓度长时间增施组(实验组2)效果更好,本组果实中干物质含量最高解析　(1)光合作用暗反应过程中,五碳化合物与二氧化碳结合生成三碳化合物(C3);Rubisco催化的是暗反应过程中二氧化碳的固定过程,因此CO2浓度升高提高了Rubisco(催化CO2固定的酶)的活性,直接提高了暗反应的速率,从而提高了光合速率和产量。(2)根据表格分析,实验的自变量是二氧化碳浓度,因变量是净光合速率。与对照组相比,随着二氧化碳浓度的增加,净光合速率逐渐增加,产量也随之增加。根据图1分析,与对照组相比,随着二氧化碳浓度的增加,叶绿素a、叶绿素b含量逐渐增加,类胡萝卜素含量先不变后增加。根据以上分析可知,随着温室CO2浓度的升高,分布在叶绿体类囊体薄膜上的光合色素含量增加,吸收的光能增加,促进光反应产生更多的ATP、NADPH、O2,最终提高了光合速率和产量。(3)根据图2分析可知,实验组2果实的干物质量最大,实验组1茎、叶的干物质量最大,由于番茄的产量在于果实的干物质量,因此选用低浓度长时间增施组(实验组2)效果更好,本组果实中干物质含量最高。