2024届高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和作用第3讲光合作用与能量转化练习含答案

这是一份2024届高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和作用第3讲光合作用与能量转化练习含答案，共10页。
第3讲　光合作用与能量转化


(本栏目对应课后提能演练P363~365)
A组　基础巩固练
1.(2022年广东广州一模)2021年，中国科学家在人工合成淀粉方面取得原创性突破——在世界上首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成。下列叙述正确的是(　　)
A.人工合成淀粉只需要二氧化碳做原料
B.用淀粉酶可将人工合成的淀粉水解为葡萄糖和果糖
C.人工合成淀粉为推进“碳中和”目标的实现提供了新技术途径
D.可用斐林试剂来检验是否产生淀粉
【答案】C　
【解析】人工合成淀粉和植物光合作用过程相似，需要二氧化碳和水做原料，A错误；用淀粉酶可将人工合成的淀粉水解为麦芽糖，麦芽糖在麦芽糖酶的作用下水解为葡萄糖，B错误；人工合成淀粉可利用空气中二氧化碳，减缓温室效应，为推进“碳中和”目标的实现提供了新技术途径，C正确；淀粉不是还原糖，不可用斐林试剂来检验，D错误。
2.(2022年广东惠州一模)我国科学家模拟植物光合作用，设计了一条利用二氧化碳合成淀粉的人工路线，流程如图所示。下列相关分析正确的是(　　)

A.①②过程与光反应过程完全相同，③④过程与暗反应过程完全相同
B.该过程与植物光合作用的本质都是将光能转化成化学能储藏于有机物中
C.该过程与光合作用合成淀粉都是在常温常压下进行的较温和的反应
D.步骤①需要催化剂，②③④既不需要催化剂也不需消耗能量
【答案】B　
【解析】分析题图，①②过程模拟暗反应中二氧化碳的固定，③④过程模拟暗反应中C3的还原，A错误；植物光合作用的本质是利用光能将无机物二氧化碳和水转化为有机物，同时将光能转化为有机物中的化学能，图示过程也将二氧化碳和水转化为淀粉，同时储存能量，二者的本质是相同的，B正确；由图可知，①过程是利用催化剂在一定条件下进行的化学反应，反应过程较剧烈，②③④是在酶的催化下完成的，反应较温和，C错误；分析图示可知，图中②③④需要在酶的催化下进行，由小分子聚合成大分子的反应，为吸能反应，同时需要消耗能量，D错误。
3.科学家提取出植物细胞中的叶绿体，将叶绿体膜破坏后，分离出基质和基粒，用来研究光合作用过程(如下表，表中“+”表示“有”或“添加”，“－”表示“无”或“不添加”)。下列条件下能产生葡萄糖的是(　　)
选项
场所
光照
CO2
ATP
NADPH
C5
A
基质
－
+
－
+
+
B
基粒
+
+
－
－
+
C
基质和基粒
－
+
－
－
－
D
基质和基粒
+
+
－
－
+

【答案】D　
【解析】叶绿体的基质中进行暗反应阶段，暗反应需要光反应提供的ATP和NADPH，A错误。叶绿体的基粒只能进行光反应阶段，而葡萄糖的产生必须在叶绿体基质中，B错误。光合作用产生葡萄糖的过程一定需要光照，C错误。叶绿体的基粒进行光反应阶段：水的光解产生NADPH与氧气，以及ATP的形成。叶绿体的基质中进行暗反应阶段：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成糖类等有机物，D正确。
4.下图表示某生物膜结构及其发生的部分生理过程。下列叙述正确的是(　　)

A.图示膜结构为叶绿体内膜
B.结构乙具有ATP合成酶活性
C.图示过程为光反应，该过程不需要酶的催化
D.甲表示色素，在层析液中溶解度最高的是叶绿素a
【答案】B　
【解析】由图示进行的反应判断，该膜结构为类囊体薄膜，A错误；ADP、Pi在结构乙的作用下形成了ATP，推测结构乙具有ATP合成酶活性，B正确；光反应过程也需要酶的催化，C错误；从图解可见甲能吸收光能，判断甲为色素，叶绿体中的色素在层析液中溶解度最高的是胡萝卜素，D错误。
5.(2022年广东江门模拟)为探究月季紫红叶片中的色素种类和性质，某实验小组使用不同的试剂作为层析液对该叶片色素提取物进行分离，结果如图，以下分析错误的是(　　)

　A.甲组的实验结果说明在该组层析液中各种色素的溶解度差异较大
B.光合色素易溶于无水乙醇，因此无水乙醇适用于光合色素的分离
C.分析甲、乙组实验结果可排除紫红色素属于类胡萝卜素的可能性
D.分析丙组实验结果可推测紫红色素可能是位于液泡的水溶性色素
【答案】B　
【解析】甲组色素分离效果较好，各种色素区别较明显，说明在该组层析液中各种色素的溶解度差异较大，A正确；光合色素易溶于无水乙醇，因此无水乙醇适用于光合色素的提取，B错误；甲组胡萝卜素明显分离开来，同时紫红色存在于滤液细线的位置，同时乙组实验结果也表现为紫红色处于滤液细线位置，而此时的胡萝卜素却没有分离开来，两组实验结果说明紫红色素不属于类胡萝卜素，C正确；丙组实验的层析液是水，此时紫红色素分离开来，说明该色素为水溶性色素，因此，可推测紫红色素可能是位于液泡的水溶性色素，D正确。
6.(2022年广东南海中学模拟)分析下列甲、乙、丙三图，说法正确的是(　　)


A.若图甲曲线表示的是喜阴植物的光合速率受光照强度的影响，则喜阳植物的曲线与此比较，b点向左移，c点向左移
B.乙图中，温度等于T4℃时，长期处于该温度下植物也可以生长
C.若图丙代表两类色素的吸收光谱，则f代表类胡萝卜素
D.若图甲为植物在正常培养液中培养所得结果，现移入缺镁培养液中培养，则b点右移，c点左移
【答案】D　
【解析】由于阴生植物适宜生活在较低光照条件下，因此光补偿点和光饱和点均低于阳生植物，因此阳生植物的曲线与此比较，b点和c点均向右移，A错误；图乙中两曲线交点处表示总光合速率等于呼吸速率，净光合速率为0，长期处于该温度下植物不能生长，B错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，因此图丙中f代表叶绿素，e代表类胡萝卜素，C错误；图甲中，b点表示光合速率等于呼吸速率，镁元素是合成叶绿素的重要元素，缺镁时，叶绿素的合成受阻，光合速率降低，要想光合速率等于呼吸速率，只能增大光照强度，因此b点向右移，c点向左移，D正确。

7.(2022年广东韶关二模)德国马普研究所人员在《科学》杂志发表论文，宣布成功制造了人造叶绿体，并利用光和该系统实现了CO2到有机物的转化(如图所示)，下列说法错误的是(　　)
A.TEM模块具有吸收和转换光能的作用
B.CETCH循环模块需要TEM模块生成的NADPH来还原CO2
C.在同等条件下人造叶绿体可能比植物叶肉细胞积累的有机物更多
D.若人造叶绿体得以广泛运用，一定程度上可以抵消碳排放，实现碳中和
【答案】B　
【解析】分析题图，TEM模块模拟光反应阶段，CETCH循环模块模拟暗反应阶段，故TEM模块具有吸收和转换光能的作用，并生成NADPH和ATP，还原C3，但不能直接还原CO2，A正确，B错误；同等条件下，植物叶肉细胞在进行光合作用合成有机物的同时也进行了呼吸作用，消耗了一部分有机物，而人造叶绿体只进行光合作用合成有机物，所以在同等条件下人造叶绿体可能比植物叶肉细胞积累的有机物更多，C正确；人造叶绿体只吸收CO2，不会进行呼吸作用，不能产生二氧化碳，若得以广泛运用，一定程度上可以抵消碳排放，实现碳中和，D正确。
B组　能力提升练
8.为研究光反应中ATP产生的原理，有科学家进行了如下实验：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，并且在有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.黑暗条件下进行，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.黑暗条件下进行，结果支持：光反应使类囊体内外产生H+浓度差，推动ATP的合成
D.光照下进行，结果表明：光反应产生的NADPH参与暗反应中三碳化合物的还原
【答案】C　
【解析】H+能通过主动运输进入类囊体膜；若在光照下进行，由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；若在黑暗条件下进行，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+浓度梯度有关；光反应产生的NADPH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，不是类囊体。
9.科研人员检测晴朗天气下，露地栽培和大棚栽培的油桃的光合速率(Pn)日变化情况，并将检测结果绘制成下图。下列相关说法错误的是(　　)

A.光照强度增大是导致ab段、lm段Pn增加的主要原因
B.致使bc段、mn段Pn下降的原因是气孔关闭
C.致使ef段、op段Pn下降的原因是光照逐渐减弱
D.适时浇水、增施农家肥是提高大田作物产量的重要措施
【答案】B　
【解析】早晨太阳出来后光照强度不断增大，使得露地栽培和大棚栽培的油桃的光合速率迅速上升，A正确；大棚栽培条件下的油桃在bc段Pn下降，主要原因是太阳出来后旺盛的光合作用消耗大量CO2，使大棚内密闭环境中CO2浓度迅速下降，而露地栽培的油桃在mn段Pn下降，是因为环境温度过高导致气孔关闭，不能吸收CO2，B错误；15 h以后，两种栽培条件下的光合速率持续下降，是光照强度逐渐减弱所致，C正确；适时浇水从而避免植物因缺水导致气孔关闭，增施农家肥从而增加CO2浓度是提高大田作物产量的重要措施，D正确。
10.(2022年广东广州一模)在光照恒定、温度最适条件下，某研究小组用图1的实验装置测量一小时内密闭容器中CO2的变化量，绘成曲线如图2所示。下列叙述错误的是(　　)

A.a~b段，叶绿体中ADP从基质向类囊体膜运输
B.该绿色植物前30 min真正光合速率平均为50 ppm CO2/min
C.适当提高温度进行实验，该植物光合作用的光饱和点将下降
D.若第10 min时突然黑暗，叶绿体基质中C3的含量在短时间内将增加
【答案】B　
【解析】ab段植物同时进行光合作用和呼吸作用，叶绿体中ADP从基质向类囊体膜运输，A正确；真光合速率＝净光合速率+呼吸速率，由ab段可以计算出净光合速率＝(1 680－180)÷30＝50 ppm CO2/min，由bc段可以计算出呼吸速率＝(600－180)÷30＝14 ppm CO2/min，因此真光合速率平均为50+14＝64 ppm CO2/min，B错误；题干中提出，该实验在最适温度条件下进行，因此适当提高温度进行实验，光合速率下降，导致该植物光合作用的光饱和点下降，C正确；若第10 min时突然黑暗，导致光反应产生的ATP和NADPH含量下降，暗反应中三碳化合物的还原减弱，C3的消耗量减少，固定形成的C3不变，导致叶绿体基质中C3的含量将增加，D正确。
C组　压轴培优练


11.(2022年广东汕头三模)细辛是一种在森林下生活的植物，滨藜是一种在沙漠中生活的植物。如图是光照强度对两种植物(甲、乙)光合作用强度影响的曲线(注：已知O2可与C5结合，生成一个三碳化合物和一个二碳化合物，此二碳化合物不参与光合作用)。请据图作答：
(1)图中代表滨藜光合作用强度变化曲线是________，判断依据是__。 
(2)甲b1点时植物叶肉细胞内光合作用吸收的CO2来自____________________。 
(3)据图分析，光照强度为b2和c时，限制乙植物光合作用的主要环境因素分别是________和______________________。图中e点时，甲、乙植物固定CO2量的情况是__________(填“相等”“甲多于乙”或“乙多于甲”)。 
(4)进一步研究发现：与低O2浓度相比，高O2浓度更能抑制光合作用，结合题干信息及所学的光合作用的过程，解释其原因：_
__。 
【答案】(1)甲　滨藜生活在沙漠中，适应较强光照，甲曲线对应的光饱和点(或补偿点)更大　(2)细胞呼吸释放和大气中　(3)光照强度　CO2浓度(CO2浓度、温度)　甲多于乙
(4)O2浓度高，会降低光反应，从而抑制光合作用。高O2与更多的C5结合，减少了用于还原的C3(减少了CO2固定量)，从而抑制光合作用

【解析】(1)分析可知，甲代表滨藜光合作用强度变化曲线，因为滨藜生活在沙漠中，适应较强光照，甲曲线对应的光饱和点(或补偿点)更大。(2)甲b1点时植株的光合作用强度与呼吸作用强度相等，但进行光合作用的只有叶肉细胞，而进行呼吸作用的除了叶肉细胞还有其他细胞，故叶肉细胞的光合作用强度大于呼吸作用强度，所以其光合作用吸收的CO2来自细胞呼吸释放和大气中的CO2。(3)光照强度为b2时，限制乙植物光合作用的主要环境因素是光照强度，光照强度在c时已经大于光饱和点，故此时限制乙植物光合作用的主要环境因素是CO2浓度(CO2浓度、温度)。图中e点时，甲、乙植物的净光合作用强度相等，但甲的呼吸作用强度大于乙，所以甲的实际光合作用强度大于乙，甲植物固定CO2量多于乙。(4)根据题干信息，“O2可与C5结合，生成一个三碳化合物和一个二碳化合物，此二碳化合物不参与光合作用”，O2浓度高，会降低光反应，从而抑制光合作用。高O2与更多的C5结合，减少了用于还原的C3(减少了CO2固定量)，从而抑制光合作用。
12.某植物上有白斑和绿色两种叶片。在该植物上选取不同的叶片测定其生理过程，如图1所示，甲、乙中的叶片生长状况相同，丙、丁中的叶片生长状况相同，丙进行遮光处理，给丁提供一定浓度的14CO2。请回答下列相关问题：

(1)要利用该植物做叶绿体中色素的提取和分离实验，选择图1中________(填“甲”或“丁”)装置中的叶片比较合适，一般常用的提取色素的试剂是______________。 
(2)在相同且适宜的条件下，分别对甲、乙两装置中的叶片进行实验后，用碘蒸气处理叶片，结果只有乙装置内叶片上编号④的部位变成蓝色，此实验说明__。 
(3)图2是在适宜的光照条件下，改变通入14CO2的浓度测定的叶片中葡萄糖、C5和C3三种化合物的变化情况的实验结果。
①图2中曲线a、b、c分别表示__________________的含量变化。 
②若在1% CO2浓度条件下，某一时刻突然增加光照，则短时间内曲线b表示的物质在细胞中的变化情况是________，产生这种变化的原因是__。 
③图2中在0~5 min内，曲线a、b中的14C量保持不变，形成的两曲线平行的原因是_
__。 
【答案】(1)丁　无水乙醇　(2)叶片进行光合作用时需要CO2，叶肉细胞中需含有叶绿体(合理即可)　(3)①C3、C5、葡萄糖　②增加　光照强度增加，光反应产生的NADPH和ATP增多，C3还原速率增加，C5再生增多，而CO2固定过程中C5消耗速率不变(合理即可)　③光反应阶段和暗反应阶段速率保持动态平衡

【解析】(1)提取分离叶绿体中的色素应选择四种色素都含有且色素含量比较高的叶片，因此应选择丁装置中的叶片，一般选用无水乙醇来提取绿叶中的色素。(2)甲装置中有NaOH溶液，因此该装置中的CO2被NaOH溶液吸收，植物不能进行光合作用，而乙装置中，编号③的部位为叶子白斑部分，该部位无叶绿体，编号④的部位为叶子绿色部分，该部位有叶绿体，且不对乙装置进行遮光处理，而在编号④的部位能检测到光合作用的产物——淀粉，故该实验说明叶片进行光合作用时需要CO2，叶肉细胞中需含有叶绿体。(3)①由图可知，在适宜的光照条件下，CO2浓度先降低后升高，由于二氧化碳浓度降低，暗反应固定二氧化碳的速率降低，所以C3的含量会下降，而C5消耗量降低，故C5的含量会升高；由于光合作用一直进行，故其葡萄糖含量应一直增加，则曲线a表示的是C3的含量变化，曲线b表示的是C5的含量变化，曲线c表示的是葡萄糖的含量变化。②突然增加光照强度，光反应产生的NADPH和ATP的量增加，C3的还原速率增加，C5的再生增多，而CO2固定过程中C5消耗速率不变，则短时间内叶肉细胞中C5的含量上升。③由图2中可看出，在0~5 min内，曲线a、b中的14C量保持不变，形成两曲线平行的原因是光反应阶段和暗反应阶段速率保持动态平衡。