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2020年高考生物一轮复习（创新版）文档：必修1第3单元细胞的能量供应和利用第10讲 学案
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第10讲 光与光合作用
[考纲明细] 1.光合作用的基本过程(Ⅱ) 2.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ) 3.光合作用与呼吸作用综合应用 4.实验：叶绿体色素的提取和分离
实验7 绿叶中色素的提取和分离
1．实验原理
(1)提取：绿叶中的色素能够溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。
(2)分离：各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。
2．实验步骤
3．结果分析
(1)色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有四种色素。
(2)色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量越多。色素带最宽的是叶绿素a，最窄的是胡萝卜素，叶绿素b比叶黄素稍宽。
(3)色素带扩散速度与溶解度有关，扩散速度越快说明溶解度越高。
(4)相邻两条色素带之间距离最远的是胡萝卜素和叶黄素，最近的是叶绿素a和叶绿素b。
深挖教材
(1)选材时应选择什么样的叶片？原因是什么？
提示 应选择鲜嫩、颜色深绿的叶片，以保证含有较多色素。
(2)研磨时加入二氧化硅和碳酸钙的作用是什么？
提示 二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。
(3)研磨时要迅速和充分的原因？
提示 防止无水乙醇挥发，保证提取较多的色素和色素浓度适宜。
(4)画滤液细线要细、直、匀的原因是什么？滤液细线干燥后再画一两次的原因是什么？
提示 滤液细线要细、直、匀，且干燥后重复画一两次，使滤液细线既有较多的色素，又使各色素扩散的起点相同，分离出的色素带平整不重叠。
(5)分离实验为何用棉塞塞紧试管口且在通风的条件下进行？
提示 层析液由石油醚、丙酮及苯混合而成，三者都是挥发性的有毒物质，故为防止层析液挥发及避免吸入过多层析液应用棉塞塞紧试管口且在通风条件下进行。
(6)滤纸上的滤液细线为什么不能触及层析液？
提示 防止色素被层析液溶解。
1．(2018·贵州省黔东南州第一次联考)下列关于叶绿体中色素的提取和分离的叙述，正确的是( )
A．无机溶剂不能用于提取色素
B．研磨时加入SiO2目的是保护色素
C．第一次画完滤液细线后应立即再画第二次
D．叶绿素b在层析液中的溶解度最大
答案 A
解析 由于叶绿体中的色素不溶于水，只溶于有机溶剂，所以用无机溶剂不能提取光合色素，A正确；研磨时加入SiO2目的是增大摩擦力，使研磨更充分，B错误；第一次画完滤液细线后应等滤液干燥后再画第二次，C错误；叶绿素b在层析液中的溶解度最小，胡萝卜素溶解度最大，D错误。
2.(2019·蚌埠铁中期中)如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是( )
A．提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发
B．水稻在收获时节，叶片中色素丙和丁合成明显增加
C．四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大
D．缺Mg将会使甲和乙的含量降低
答案 D
解析 分析题图可知：甲、乙、丙、丁分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。提取色素时加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏，A错误；水稻在收获时节，叶绿素a和叶绿素b因低温部分分解使其含量降低，叶黄素和胡萝卜素的相对含量增加，B错误；四种色素都能溶解在层析液中，丁色素的溶解度最大，C错误；Mg是叶绿素合成的原料，缺Mg会使叶绿素的合成受阻，将会使甲所示的叶绿素b和乙所示的叶绿素a的含量降低，D正确。
题后归纳
收集到的滤液绿色过浅的原因
(1)未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。
(2)使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。
(3)一次加入大量的无水乙醇(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)。
(4)未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
3. (2016·上海高考)从种植于室内普通光照和室外强光光照下的同种植物中分别提取叶片的叶绿体色素，用纸层析法分离，结果如图所示。下列判断正确的是( )
A．室内植物叶片偏黄
B．室外植物叶片偏绿
C．室外植物叶片胡萝卜素含量>叶黄素含量
D．室内植物叶片叶绿素a含量>叶绿素b含量
答案 D
解析 图中从上往下的色素带依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。对照图示结果可知，室外强光下叶绿素的含量明显低于室内普通光照，故室内植物叶片偏绿，室外植物叶片偏黄，A、B错误；图中显示，室外和室内植物叶片都是叶黄素含量大于胡萝卜素含量，室内植物叶片叶绿素a含量大于叶绿素b含量，C错误、D正确。
知识拓展
影响叶绿素合成的三大因素
考点1 捕获光能的色素和结构与光合作用的探究历程
1．叶绿体中的色素及色素的吸收光谱
由图可以看出：
(1)叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
(2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。
深挖教材
(1)叶片呈现绿色的原因？
提示 ①叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素含量是类胡萝卜素的3倍。②叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少，绿光被反射出来。
(2)生产上，用何种颜色的塑料薄膜做顶棚产量高？
提示 无色。
(3)绿色植物在CO2等量时哪种光下光合产物最多？
提示 白光。
(4)用绿色、红色、蓝色、紫色玻璃罩分别罩住大小、生长状况相同的天竺葵，光照相同的时间后，罩内O2最少的是哪种颜色的玻璃罩？为什么？
提示 绿色，因为植物几乎不吸收绿光。
2．叶绿体的结构与功能
(1)结构模式图
3．光合作用的探究历程(连一连)
答案 ①－A－b ②－C－a ③－E－f ④－D－c ⑤－F－e ⑥－B－d ⑦－G－g
深挖教材
(1)恩格尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？
提示 选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状、便于观察；用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。
(2)萨克斯实验黑暗处理的目的？在用碘蒸气处理之前一般先用酒精进行脱色处理的原因？该实验的自变量和因变量分别是什么？
提示 黑暗处理的目的是消耗掉叶片中的营养物质。在用碘蒸气处理之前一般先用酒精进行脱色处理是为了防止颜色干扰。自变量：光照。因变量：是否产生淀粉。
(3)恩格尔曼实验与萨克斯实验如何设计对照实验？
提示 恩格尔曼的实验中，照光处理与不照光、黑暗与完全曝光形成对照；萨克斯的实验中，暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照。
(4)光合作用探究历程中，用到同位素示踪法的实验有哪几个？
提示 鲁宾和卡门证明光合作用释放的O2全部来自于水的实验和卡尔文证明光合产物中的碳来自CO2的实验。
(必修1 P99与社会的联系改编)温室或大棚种植蔬菜时，补充的光源是红光或蓝紫光，选择的玻璃无色透明，原因是有色玻璃主要透过同色光，其他色光很少或不能透过，光照强度会减弱，不利于光合作用；而无色透明玻璃能透过日光中各色光，光照强度较大，有利于光合作用的进行。
1．(必修1 P100拓展题T1改编)植物体吸收光能的色素存在部位是叶片细胞、幼嫩的茎和果实中。
2．(必修1 P100基础题T3改编)科学家恩格尔曼在证明光合作用放氧部位是叶绿体后，紧接着又做了一个实验：他用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，惊奇地发现大量的好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。从这一实验你能得出的结论是( )
A．红光和蓝光对好氧细菌有吸引作用
B．好氧细菌喜欢聚集在氧气含量少的光区
C．叶绿体主要吸收绿光用于光合作用，放出氧气
D．叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用，放出氧气
答案 D
解析 好氧细菌呼吸作用需要氧气，喜欢聚集在氧气含量多的光区，B错误；叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用并释放出大量的氧气，吸引了许多好氧细菌，而对绿光的吸收最少，A、C错误，D正确。
题组 光合色素吸收光能的分析
1．如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况：据图判断，以下说法不正确的是( )
A．由图可知，类胡萝卜素主要吸收400～500 nm波长的光
B．用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度
C．由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体中C3的量增加
D．土壤中缺乏镁时，植物对420～470 nm波长的光的利用量显著减少
答案 C
解析 类胡萝卜素主要吸收400～500 nm波长的光，A正确；据图可知，用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度，B正确；由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，色素吸收光能增强，光合作用增强，C3还原加速，C3生成不变，C3减少，C错误；叶绿素b主要吸收420～470 nm波长的光，缺镁时叶绿素合成减少，所以此波段的光的利用量显著减少，D正确。
2．(2017·海南高考)将叶绿体悬浮液置于阳光下，一段时间后发现有氧气放出。下列相关说法正确的是( )
A．离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气
B．若将叶绿体置于红光下，则不会有氧气产生
C．若将叶绿体置于蓝紫光下，则不会有氧气产生
D．水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量
答案 A
解析 光合作用的场所是叶绿体，离体的叶绿体在自然光下通过光反应能将水分解产生氧气，A正确；叶绿体中的色素既能吸收红光，也能吸收蓝紫光，B、C错误；水在叶绿体中分解产生氧气不仅不需要ATP提供能量，还能产生ATP，D错误。
题组 光合作用探究历程实验分析
3．下列关于光合作用探究历程的叙述，错误的是( )
A．普利斯特利的实验证明了植物可以更新空气
B．萨克斯的实验证明了光合作用的产物有淀粉
C．恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量
D．鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO2的氧，证明了光合作用产生的氧气来自H2O而不是CO2
答案 C
解析 恩格尔曼的实验证明了水绵光合作用生成了氧气，但未定量分析，C错误。
4．下图是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图，下列有关叙述正确的是( )
A．两实验均需进行“黑暗”处理，以消耗细胞中原有的淀粉
B．两实验均需要光的照射
C．两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照
D．两实验均可证明光合作用的产物有氧气
答案 B
解析 图示的两实验中，只有萨克斯的实验需进行“黑暗”处理，目的是消耗掉细胞中原有的淀粉，A错误；恩格尔曼实验的目的是探究光合作用进行的场所，萨克斯实验的目的是探究光合作用产物，所以两实验均需要光的照射，B正确；恩格尔曼的实验中，照光处理与不照光、黑暗与完全曝光形成对照，萨克斯的实验中，暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照，C错误；恩格尔曼的实验可证明氧气是光合作用的产物，萨克斯的实验可证明淀粉是光合作用的产物，D错误。
考点2 光合作用的基本过程
1．光合作用的概念
指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
2．过程
(1)光合作用过程图解
(2)光反应与暗反应的区别与联系
深挖教材
(1)叶绿体中C3的分子数量为什么多于C5的分子数量？
提示 暗反应CO2固定时，每消耗1分子C5，产生2分子C3；C3还原时，每还原2分子C3，产生1分子C5，因此当暗反应速率达到稳定时，C3的分子数是C5的2倍。
(2)光反应中光能转化成的活跃化学能只储存在ATP中吗？
提示 不是。[H]中也含有活跃的化学能。
(3)夜间能进行光合作用吗？暗反应在光下能进行吗？
提示 暗反应有光无光都能进行。若光反应停止，暗反应可持续进行一段时间，但时间不长，故晚上一般认为只进行呼吸作用，不进行光合作用。
3．反应式(写出反应式并标出元素的去向)
(1)若有机物为(CH2O)：
。
(2)若有机物为C6H12O6：
。
4．化能合成作用
(1)化能合成作用的概念：自然界中少数种类的细菌，能够利用体外环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，此过程称为化能合成作用，此类生物属于化能自养型生物。
(2)化能合成作用与光合作用的比较
5．光合作用与有氧呼吸的区别与联系
深挖教材
提取完整的线粒体和叶绿体悬浮液，能否独立完成有氧呼吸和光合作用过程？
提示 叶绿体可以独立完成光合作用过程，而有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中，线粒体内只能进行有氧呼吸的第二和第三阶段，故提取完整的线粒体，不能独立完成有氧呼吸。
(必修1 P103相关信息)光合作用中产生的[H]是还原型辅酶Ⅱ(NADPH)简化的表示方式，而细胞呼吸中产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ(NADH)简化的表示方式，二者不是一种物质，尽管书写形式相同。
(必修1 P106基础题T6改编)如图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图，一段时间后，以下相关比较不正确的是( )
A．Y2的质量大于Y3的质量
B．④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量
C．②中水的质量大于④中水的质量
D．试管①的质量大于试管②的质量
答案 C
解析 Y1和Y3是O2，Y2和Y4是18O2，因此Y2的质量大于Y3，A正确；④中小球藻含有(CHO)，而①中小球藻中含有(CH2O)，故④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量，B正确；④和②中的水都为HO，且含量相同，因此质量相等，C错误；在试管①和②原有质量相等的情况下，②中释放出的是18O2，而①中释放出的是O2，故剩余质量①大于②，D正确。
环境条件骤变与C3、C5及ATP等物质含量变化
(1)“过程法”分析C3和C5的含量变化
A．建立模型
B．需从物质的生成和消耗两个方面综合分析。
如CO2供应正常、光照停止时C3、C5的含量变化：
如光照正常、CO2供应停止时C3、C5的含量变化：
(2)“模型法”表示C3、C5、[H]和ATP的含量变化
题组 光合作用过程分析
1．如图表示光合作用的暗反应过程。下列叙述错误的是( )
A．①是C3，⑤是C5
B．②和③在类囊体薄膜上产生
C．光照的强弱对该过程无影响
D．⑥可在细胞质基质中转变为丙酮酸
答案 C
解析 由图可知，①是C3，②是ATP，③是NADPH，④是NADP＋，⑤是C5，⑥是葡萄糖，A正确；ATP和NADPH在叶绿体的类囊体薄膜上产生，B正确；光照的强弱会影响ATP和NADPH的生成量，从而影响暗反应，C错误；光合作用产生的葡萄糖(⑥)参与呼吸作用，在细胞质基质中可转变为丙酮酸，D正确。
2．(2018·青岛质检)如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CO2
C．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
答案 D
解析 过程①表示光反应，过程②表示暗反应，暗反应的场所是叶绿体基质，A正确；据图分析，A表示氧气，B表示二氧化碳，B正确；过程②表示暗反应阶段，能够将光反应产生的ATP和还原氢中的化学能转变成稳定的化学能，C正确；过程②的三碳化合物的还原阶段需要消耗过程①产生的[H]和ATP，D错误。
3．百合以气孔白天关闭、夜间开放的特殊方式适应高温干旱环境。下面为百合叶肉细胞内的部分代谢示意图，据图分析错误的是( )
A．图中B物质可能是葡萄糖
B．线粒体和细胞质基质均能产生CO2
C．PEP、RuBP均能与CO2结合
D．夜间细胞液pH可能会下降
答案 A
解析 在有氧呼吸过程中，进入线粒体的是丙酮酸，而不是葡萄糖，A错误；由图可知，光合作用(叶绿体)中CO2的来源有两个：一是来自线粒体，二是来自细胞质基质，B正确；由图可知，CO2与PEP或RuBP结合分别形成OAA或PGA，C正确；液泡内的液体称为细胞液，晚间时苹果酸进入细胞液中，使细胞液pH下降，D正确。
题后归纳
光合作用中的几种能量关系
(1)光反应中光能转换为活跃的化学能并非只储存于ATP中，NADPH([H])中也含有能量。
(2)光反应产生的ATP用于C3的还原，不用于叶绿体之外的其他生命活动。
(3)C3还原消耗的能量不只来自于ATP，还可由NADPH提供。
题组 环境条件骤变与C3、C5等物质含量变化分析
4．(2019·陕西商洛丹凤中学高三月考)光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。对于改变反应条件而引起的变化，说法正确的是( )
A．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3比值减少
B．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值增加
C．突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中C5/C3比值增加
D．突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值减少
答案 B
解析 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，因此会暂时引起叶绿体基质中C5/C3比值增加，A错误；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比值增加，B正确；由于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[H]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比值减少，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[H]增加，而ADP相对含量减少，因此暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值增加，D错误。
5．在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势如图。回答问题：
(1)图中物质A是________(填“C3”或“C5”)。
(2)将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是
_________________________________________。
(3)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的________(填“高”或“低”)，其原因是
_________________________________________。
答案 (1)C3
(2)当CO2浓度突然降低时，C5的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5积累
(3)低 CO2浓度低时，暗反应强度低，所需ATP和[H]少
解析 (1)(2)CO2浓度降低时，C3的产生减少而消耗不变，故C3的含量降低，与物质A的变化趋势一致；C5的产生不变而消耗减少，故C5的含量增加，与物质B的变化趋势一致。
(3)CO2浓度较低时，暗反应强度低，需要的[H]和ATP的量少，故在较低的光照强度时就能达到此CO2浓度时的最大光合速率。
题组 光合作用与细胞呼吸的关系
6．(2018·江苏徐州质检)下图表示某植物叶肉细胞中部分物质变化途径，其中①～④代表有关生理过程，相关叙述错误的是( )
A．过程③、④不在生物膜上进行
B．过程①、②、④都有ATP生成
C．过程③产生的C6H12O6中的氧来自H2O和CO2
D．过程④产生的[H]并不全都来自于C6H12O6
答案 C
解析 过程③表示光合作用暗反应中C3的还原过程，发生在叶绿体基质中，过程④表示有氧呼吸的第一、二阶段，分别发生在细胞质基质和线粒体基质中，都不在生物膜上进行，A正确；过程①表示光合作用的光反应阶段，有ATP生成，过程②表示有氧呼吸的第三阶段，有ATP生成，过程④表示有氧呼吸的第一、二阶段，有ATP生成，B正确；光合作用在光反应阶段将H2O光解产生O2和[H]，故过程③暗反应产生的C6H12O6中的氧来自CO2，C错误；有氧呼吸的第一阶段葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，第二阶段丙酮酸水解产生[H]和CO2，故过程④产生的[H]来自葡萄糖、丙酮酸和水，D正确。
7．(2018·河北衡水中学联考)如图表示在有氧条件下某高等植物体内有关的生理过程示意图，①～⑤表示有关过程，X、Y、Z和W表示相关物质。请据图判断下列说法错误的是( )
A．X、Y、Z物质分别表示C3、丙酮酸和ATP
B．①～⑤过程中能产生ATP的有①②③④
C．②⑤过程分别表示C3的还原和CO2的固定
D．光合速率小于呼吸速率时，④过程产生的CO2会释放到细胞外
答案 B
解析 分析图示，①过程表示光反应阶段，②过程表示C3的还原，⑤过程表示CO2的固定，③④过程表示有氧呼吸的第一阶段和第二阶段。Z物质是光反应阶段产生的ATP，Y物质是呼吸作用第一阶段产生的丙酮酸，X物质是暗反应的中间产物C3，A、C正确；①～⑤过程中能产生ATP的有①③④，②⑤过程不产生ATP，B错误；光合速率小于呼吸速率时，呼吸作用产生的CO2会有一部分释放到细胞外，D正确。
8．(2018·江苏高考节选)如图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量代谢途径示意图(NADPH指[H])，请回答下列问题：
(1)甲可以将光能转变为化学能，参与这一过程的两类色素为__________________，其中大多数高等植物的________需在光照条件下合成。
(2)在甲发育形成过程中，细胞核编码的参与光反应中心的蛋白，在细胞质中合成后，转运到甲内，在________(填场所)组装；核编码的Rubisco(催化CO2固定的酶)小亚基转运到甲内，在________(填场所)组装。
(3)甲输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为________后进入乙，继而在乙的________(填场所)彻底氧化分解成CO2；甲中过多的还原能可通过物质转化，在细胞质中合成NADPH，NADPH中的能量最终可在乙的________(填场所)转移到ATP中。
答案 (1)叶绿素、类胡萝卜素 叶绿素
(2)类囊体膜上 基质中
(3)丙酮酸 基质中 内膜上
解析 (1)甲为叶绿体，甲中能将光能转化为化学能的色素有叶绿素和类胡萝卜素，其中大多数高等植物叶绿素的合成需要光。
(2)参与光反应中心的蛋白分布于叶绿体的类囊体膜上，参与催化CO2固定的酶分布于叶绿体的基质中。
(3)由甲(叶绿体)输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为丙酮酸后进入乙(线粒体)，在线粒体的基质中被彻底分解成CO2；甲中过多的还原能可通过物质转化，在细胞质中合成NADPH，其中的能量最终可在乙(线粒体)的内膜上经有氧呼吸的第三阶段转移到ATP中。
题后归纳
(1)“图解法”理解光合作用与细胞呼吸过程
(2)光合作用与细胞呼吸过程中[H]和ATP的来源和去向
考点3 光合作用的影响因素及应用
1．单因子外部因素对光合速率的影响
(1)光质
①原理
a．叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
b．叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大。
c．单色光中，蓝紫光下光合速率最快，红光次之，绿光最差。
②应用
a．大棚薄膜的选择：无色透明大棚能透过日光中各种色光，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以无色透明的大棚中植物的光合效率最高。
b．补充单色光的选择：蓝紫光。
(2)光照强度
①原理
光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速率加快，产生的[H]和ATP增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。
②在不同的光照条件下，光合速率与呼吸速率的相关曲线分析
a．绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用，测得的数值为呼吸速率(A点)。
b．绿色组织在有光条件下，光合作用与呼吸作用同时进行，测得的数据为净光合速率。
c．真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
d．各点(段)的光合作用和呼吸作用分析
e．限制因素：光饱和点之前：光照强度(横坐标)。光饱和点之后：CO2浓度等外因(除横坐标以外的因素)、叶绿体中色素及酶的含量等内因。
③应用
a．温室生产中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产。
b．阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，间作套种农作物，可合理利用光能。
深挖教材
若研究对象不是绿色叶肉细胞而是整株植物出现上面曲线图时，叶肉细胞内的气体交换在B点有何变化？
提示 植物能进行光合作用的只有绿色组织器官，而所有细胞都要进行呼吸作用。B点是植株的光补偿点，对于叶肉细胞而言，光合速率大于叶肉细胞的呼吸速率，即吸收CO2释放O2。
(3)CO2浓度
(4)温度
(5)水分
深挖教材
(1)北方夏季中午时，光照强度很强，植物的光合作用将如何变化，原因是什么？
提示 光合作用将减弱。光照强度过强，温度升高，蒸腾作用加强，导致气孔关闭，细胞CO2供应不足，光合作用减弱。
(2)大棚种植使用有机肥有利于增产，请从影响光合作用的因素分析原因。
提示 有机肥在被微生物分解的时候会释放CO2，增加了大棚中的CO2浓度，促进光合作用。
2．多因子变量对光合速率影响分析
(1)多因素对光合速率影响的曲线变化规律分析如图所示：
(2)曲线分析：P点前，限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素不再是限制光合速率的因子，要想继续提高光合速率，可适当提高图示中的其他因子的强度。
PQ间的主要因素有两个：一是横坐标表示的因素，二是多条曲线上标注的因素。
(3)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天可适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当补充CO2，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合作用速率。
(必修1 P106拓展题T1改编)如图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答：
(1)AB段表明在这一时间内光合作用强度不断增强，其原因是：______________________________。
(2)C点表明在12时左右的光合作用强度明显减弱，此时限制光合作用强度的因素是________。其原因是：此时________很高，________作用很强，气孔大量关闭，________的供应减少，光合作用强度明显减弱。
(3)C点和B点相比较，C3的含量________，C5的含量________。
(4)DE段光合作用强度不断下降的原因是________________。
答案 (1)光照强度不断增加
(2)CO2浓度 温度 蒸腾 CO2
(3)减少 增加
(4)光照强度逐渐减弱
解析 (1)AB段随着时间的推移，光照强度不断增加，光合作用便不断加强。
(2)随着光照强度不断增加，温度不断增高，蒸腾作用加强，气孔关闭，二氧化碳供应减少，从而使光合作用强度减弱。
(3)C点二氧化碳含量减少，故会导致三碳化合物的含量减少，五碳化合物含量增加。
(4)DE段随着时间推移，光照强度逐渐减弱，光合作用会不断减弱。
题组 单一因素对光合作用影响的分析和探究
1．(光照强度)如图曲线Ⅰ表示黄豆在适宜温度、CO2浓度为0.03%的环境中光合速率与光照强度的关系。在b点时改变某条件，结果发生了曲线Ⅱ的变化。下列分析合理的是( )
A．与b点相比较，a点时叶绿体中C3含量低
B．在b点时，适当升高温度可导致曲线由Ⅰ变为Ⅱ
C．制约a点时光合作用的因素主要是叶绿体中色素的含量
D．制约c点时光合作用的因素可能是CO2浓度
答案 D
解析 a点时，光照强度较弱，光反应提供的[H]和ATP较少，C3的含量较b点时高，A错误；题目中提到已是在适宜温度下，如果再提高温度，会降低光合速率，B错误；制约a点光合作用的因素是光照强度，C错误；一般情况下，在适宜温度和同等光照强度下，提高CO2浓度可大幅度提高光合速率，D正确。
2．(CO2浓度)如图所示，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点将右移
D．CO2浓度为b时，甲、乙植物的实际光合作用强度相等
答案 A
解析 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错误；CO2浓度为b时，甲、乙两种植物的净光合作用强度相等，但是由于不知道甲、乙的呼吸作用强度，因此不能比较二者的实际光合作用强度，D错误。
3．(温度)(2018·唐山二模)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图所示。则有关叙述错误的是( )
A．25 ℃时该植物积累有机物最快
B．在0～30 ℃范围内，温度对光合作用有关酶的影响相对于呼吸作用有关酶的影响更大
C．45 ℃时叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率
D．春季大棚栽培该植物白天适当提高温度可提高产量
答案 C
解析 25 ℃时净光合速率最大，所以积累有机物最快，A正确；0～30 ℃范围内光合速率上升较快，所以温度对光合作用有关酶影响较大，B正确；春季气温较低，应适当在白天提高温度，增加光合速率，D正确；45 ℃时整个植物的光合速率等于呼吸速率，因为还存在非光合作用的细胞，所以叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率，C错误。
4．(光质)分别用相同光照强度的三种可见光照射同种植物的叶片，在不同CO2浓度下，测定各组叶片的CO2补偿点、CO2饱和点和最大净光合速率(各组呼吸速率相同且基本不变)，数据如下表所示。下列叙述错误的是( )
(注：CO2补偿点指叶片光合速率与呼吸速率相等时的外界环境中的CO2浓度；CO2饱和点指叶片的光合速率达到最大时的最低CO2浓度)
A．叶绿体中主要吸收蓝紫光的色素有叶绿素和类胡萝卜素
B．环境CO2浓度为83.1 μmol·mol－1时，甲组实验中，植物叶绿体释放O2的量与线粒体消耗O2的量相等
C．环境CO2浓度为1174.9 μmol·mol－1时，影响甲、丙两组植物光合作用的主要因素不同
D．由表格分析，三种光中不宜用黄光作为大棚栽培的补充光源
答案 C
解析 由表格分析，环境CO2浓度为1174.9 μmol·mol－1时，只有乙组植物达到CO2饱和点，甲、丙2组植物未达到CO2饱和点，光合速率随环境CO2浓度增大而增大，因此，影响甲、丙2组植物光合速率的主要环境因素都是CO2浓度，C错误。
题组 多因素对光合速率影响的分析
5．如图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况，除各图中所示因素外，其他环境因素均控制在最适范围内。下列分析正确的是( )
A．乙图中D点与C点相比，相同时间内叶肉细胞中C5的生成量较少
B．图中M、N、P点的限制因素分别是CO2浓度、温度、光照强度
C．丙图中，随着温度的继续升高，曲线走势将稳定不变
D．甲图中A点的限制因素可能是叶绿体中色素的含量
答案 D
解析 乙图中，D点时光照强度比C点时的大，光反应生成的[H]、ATP增多，暗反应还原过程增强，C5的生成量较多，A错误；图中，M、N、P点的限制因素分别是光照强度、光照强度、温度，B错误；丙图中，若温度过高则酶的活性下降，光合速率会下降，C错误；甲图中A点之后限制因素不再是光照强度、CO2浓度或温度(由题干信息可知，除各图中所示因素外，其他环境因素均控制在最适范围内)，故很可能是内因影响，如叶绿体中色素的含量、酶的含量等，D正确。
6．植物的光合作用受温度(T)和光照强度(L)的影响。如图表明植物在3种不同的光照强度下消耗CO2的情况。分析在－5～0 ℃和20～30 ℃温度范围内，光合作用的限制因素分别是( )
A．L；T B．T和L；都不是
C．T；L D．T；T
答案 C
解析 在－5～0 ℃范围内光合速率不随光照强度增强而增大，所以限制因素是温度；20～30 ℃范围内，光合速率不随温度升高而增大，而随光照强度增强而增大，所以限制因素是光照强度。
技法提升
解答光合作用相关曲线的基本步骤
题组 光合作用与细胞呼吸的“关键点”移动
7．已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，如图表示30 ℃ 时光合作用与光照强度的关系。若温度降到25 ℃(原光照强度和二氧化碳浓度不变)，理论上图中相应点a、b、c、d的移动方向分别是( )
A．下移、右移、左移、左上移
B．下移、左移、左移、左下移
C．上移、左移、右移、右上移
D．上移、右移、右移、右上移
答案 C
解析 图中a、b、d三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和光饱和点时的光合作用强度。由题干“光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃”可知，当温度从30 ℃降到25 ℃时，细胞呼吸强度降低，a点上移；光合作用强度增强，所以光饱和点(c点)时吸收的CO2增多，c点右移，d点右上移。b点表示光合作用强度＝呼吸作用强度，在25 ℃时细胞呼吸作用强度降低，光合作用强度增强，要使光合作用强度仍然与细胞呼吸强度相等，需降低光照强度，即b点左移。
8．(2018·正定中学月考)图甲中试管A与试管B敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻氧气产生量的影响，试管A的结果如图乙曲线所示。据图分析，下列叙述正确的是( )
A．Q点的O2净释放量为零，是因为此点光合作用强度为零
B．P点为负值的原因是细胞呼吸消耗氧气；适当降低温度，P点将下降
C．在图乙上绘制装置B的曲线，Q点应右移
D．降低CO2浓度时，在图乙上绘制装置A的曲线，R点应右移
答案 C
解析 Q点时净光合速率为0，光合作用强度不为0，A错误；P点对应数值的绝对值代表呼吸速率，若适当降低温度，呼吸速率会下降，则P点会上移，B错误；装置B中缺镁影响叶绿素的合成，光合速率低，Q点应右移，C正确；CO2浓度降低，光合速率下降，R点应向左下方移动，D错误。
技法提升
曲线中各关键点的移动规律
(1)各点移动的可能情况
①A点代表呼吸速率，凡能改变呼吸速率的因素(例：温度等)都能使A点沿纵坐标上下移动。
②B点代表光合速率等于呼吸速率(光(CO2)补偿点)，凡能改变光合速率或呼吸速率的因素(例：温度、CO2浓度、光照强度等)都能使B点沿横坐标左右移动。
③C点代表达到最大光合速率所需的最小CO2浓度(光照强度)(光(CO2)饱和点)，凡能改变光合速率的因素都能使C点沿横坐标左右移动。
④D点代表最大光合速率，凡能影响光合速率的因素都能使D点向左下或右上方移动。例如光照强度降低，光合速率下降，D点对应的横坐标左移，纵坐标下移，即D点向左下方移动。
(2)光补偿点与光饱和点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变)
题组 自然和密闭环境中植物光合速率和呼吸
速率曲线分析
9．将一植物放在密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养，假定玻璃罩内植物的生理状态与自然环境中相同。获得实验结果如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A．图乙中的C点对应图甲中的C点，此时细胞内的气体交换状态对应图丙中的①
B．图甲中的F点对应图乙中的H点，此时细胞内的气体交换状态对应图丙中的③
C．到达图乙中的D点时，玻璃罩内CO2浓度最高，此时细胞内气体交换状态对应图丙中的③
D．经过一昼夜，植物体的有机物含量会增加
答案 A
解析 图乙中C、D点分别表示光合作用即将开始、光合速率等于呼吸速率，分别对应图甲中的B点和C点，细胞内的气体交换状态分别为图丙的①、③，到达图乙中D点时，玻璃罩内的CO2浓度最高，A错误，C正确；图甲中的F点是一天中第二次光合速率等于呼吸速率的点，对应图乙中的H点、图丙中的③，B正确；经过一昼夜，玻璃罩内的CO2浓度降低，说明植物体内的有机物含量增加，D正确。
10．图甲中曲线Ⅰ表示夏季某一天的温度变化，图乙曲线表示放置于密闭玻璃罩内的某植物在这一天内引起的玻璃罩内CO2浓度变化，请据图分析回答下列问题：
(1)若图甲曲线Ⅱ和Ⅲ中有一条代表该植物的总光合速率，则应该是曲线________；结合曲线Ⅰ分析，曲线Ⅲ的A点出现小波动的原因是__________________。
(2)若第(1)小题的分析正确，则曲线Ⅱ的B点和曲线Ⅲ的E点分别代表________________和____________________。
(3)曲线Ⅲ的D点对应图乙曲线中________段的某一点，此时限制光合速率的外界因素主要是________；图乙曲线中H点对应图甲中________点。
(4)图甲中可用______________________表示该植物一天内的有机物积累量；而由图乙可知，该植物在密闭玻璃罩的一天时间内，植物体内的有机物量________(填“增加”“减少”或“基本不变”)。
答案 (1)Ⅱ 凌晨时气温较低，导致催化植物细胞呼吸的酶活性降低，从而影响细胞呼吸(有氧呼吸)释放CO2的速率(答案合理即可)
(2)开始进行光合作用(或光合速率为0) 光合速率等于呼吸速率(或净光合速率为0)
(3)FG CO2浓度 E
(4)曲线Ⅲ与横轴围成的正面积与负面积之差 增加
解析 (1)由图甲可知，曲线Ⅲ在夜间也有速率变化，而曲线Ⅱ的速率变化只在白天体现，因此，曲线Ⅲ代表净光合速率，曲线Ⅱ代表总光合速率；A点对应的温度较低，由此可推知，由于气温降低导致酶活性降低，从而影响植物细胞呼吸释放CO2的速率。
(2)B点为曲线Ⅱ与横轴的交点，即此时该植物开始进行光合作用；E点为曲线Ⅲ与横轴的交点，即此时该植物的净光合速率为0(光合速率等于呼吸速率)。
(3)D点出现小波动的原因是中午气温过高，植物蒸腾作用加强，出现气孔关闭现象，引起CO2供应不足，进而影响暗反应，最终导致光合速率下降，故D点对应图乙曲线中FG段的某一点；图乙曲线的H点代表净光合速率傍晚为0的点，对应图甲中曲线Ⅲ的E点。
(4)图甲中曲线Ⅲ代表该植物的净光合速率，因此，一天时间内，有机物的积累量可由曲线Ⅲ与横轴围成的面积来判断；图乙曲线代表密闭环境中CO2浓度变化，一天时间内，有机物的积累量可由曲线的起点和终点的高低来判断。由图乙可知，图乙曲线的终点低于起点，说明一天内密闭玻璃罩内的CO2浓度降低，植物吸收CO2积累有机物。
题后归纳
1．夏季的一天中CO2吸收和释放变化曲线图如下(会分析，理解，不死记)：
(1)Ob段：只进行细胞呼吸。
(2)a点：凌晨3～4时，温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放量减少。
(3)b点：上午6时左右，太阳出来，开始进行光合作用。
(4)bc段：由于光照较弱，光合作用小于呼吸作用。
(5)c点：上午7时左右，光合作用等于呼吸作用。
(6)ce段：上午7时至下午6时左右，光合作用大于呼吸作用。
(7)d点：温度过高，失水过多部分气孔关闭，出现“光合午休”现象。
(8)e点：下午6时左右，光合作用等于呼吸作用。
(9)ef段：光合作用小于呼吸作用，f点之后植物停止光合作用。
温馨提示：关于有机物情况：
积累有机物时间段：ce段；
制造有机物时间段：bf段；
消耗有机物时间段：Og段；
一天中有机物积累最多的时间点：e点；
一昼夜有机物的积累量：SP－SM－SN。
2．相对密闭的环境中，一昼夜CO2含量的变化曲线图和O2含量的变化曲线图的比较
题组 光合速率与呼吸速率的分析
11．(曲线)(2017·北京高考)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此，对该植物生理特性理解错误的是( )
A．呼吸作用的最适温度比光合作用的高
B．净光合作用的最适温度约为25 ℃
C．在0～25 ℃范围内，温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大
D．适合该植物生长的温度范围是10～50 ℃
答案 D
解析 据图可知，总光合作用的最适温度约为30 ℃，呼吸作用的最适温度要高于50 ℃，净光合作用的最适温度约为25 ℃，A、B正确；在0～25 ℃范围内，随着温度升高，光合速率曲线的升高幅度要远大于呼吸速率，这说明温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大，C正确；净光合作用是指一定时间内光合作用合成量与呼吸作用消耗量的差值，也称为净积累量，只有净积累量为正值时，植物才能生长，在45～50 ℃范围内，呼吸速率比光合速率大，净积累量为负值，植物不能生长，D错误。
12．(表格)适宜的温度和一定的CO2浓度等条件下，某同学对甲、乙两种高等植物设计实验，测得的相关数据如下表。下列说法错误的是( )
注：光照强度单位为klx；CO2吸收量或释放量单位为[mg·(100 cm2·h)－1]。
A．本实验中，适宜的温度和一定的CO2浓度属于无关变量
B．光照强度为1 klx时，甲植物叶肉细胞的叶绿体中ATP由叶绿体基质移向类囊体薄膜
C．光照强度为3 klx时，甲、乙两植物固定CO2速率的差为1.5 mg·(100 cm2·h)－1
D．甲、乙两植物相比较，甲植物更适合在弱光下生长
答案 B
解析 本实验中，适宜的温度和一定的CO2浓度属于无关变量，光照强度为自变量，A正确；光照强度为1 klx时，甲植物光合速率与呼吸速率相等，叶绿体中ATP产生于类囊体薄膜，消耗于叶绿体基质，因此叶绿体中ATP由类囊体薄膜移向叶绿体基质，B错误；光照强度为3 klx时，甲的真正光合速率＝11＋5.5＝16.5 mg·(100 cm2·h)－1，而乙的真正光合速率＝15 mg·(100 cm2·h)－1，因此甲、乙两植物固定CO2速率的差＝16.5－15＝1.5 mg·(100 cm2·h)－1，C正确；甲、乙植物比较，甲植物更适合在弱光下生长，这是因为甲植物光合速率与呼吸速率相等时的光照强度和光合速率达到最大值时的最小光照强度均比较小，D正确。
13．(柱形)将生长状况相同的某种植物的叶片均分成4等份，在不同温度下分别暗处理1 h，再光照1 h(光照强度相同)，测其有机物变化，得到如图数据。下列说法正确的是( )
A．该植物在27 ℃时生长最快，在29 ℃和30 ℃时不表现生长现象
B．该植物呼吸作用和光合作用的最适温度在所给的4个温度中都是29 ℃
C．在27 ℃、28 ℃和29 ℃时光合作用制造的有机物的量相等
D．30 ℃时光合作用制造的有机物等于呼吸作用消耗的有机物都是1 mg/h
答案 B
解析 暗处理后有机物减少量代表呼吸速率，4个温度下分别为1 mg/h、2 mg/h、3 mg/h、1 mg/h，光照后与暗处理前的有机物增加量代表1 h光合作用制造有机物量和2 h呼吸作用消耗有机物量的差值，所以4个温度下总光合速率(有机物制造量)分别为5 mg/h、7 mg/h、9 mg/h、3 mg/h。该植物在29 ℃时生长最快，4个温度下都表现生长现象，A错误；该植物在29 ℃条件下制造的有机物量最多，C错误；该植物在30 ℃条件下光合作用制造的有机物为3 mg/h，呼吸作用消耗的有机物为1 mg/h，D错误。
技法提升
植物“三率”的判定
(1)根据坐标曲线判定：当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值绝对值代表呼吸速率，该曲线代表净光合速率，当光照强度为0时，若CO2吸收值为0，该曲线代表真正光合速率。
(2)根据关键词判定
(3)真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
(4)光合速率与植物生长
①当净光合速率>0时，植物因积累有机物而生长。
②当净光合速率＝0时，植物不能生长。
③当净光合速率<0时，植物不能生长，长时间处于此种状态，植物将死亡。
一、“装置图法”测定光合速率与呼吸速率
1．测定装置
2．测定方法及解读
(1)测定呼吸速率
①装置烧杯中放入适宜浓度NaOH溶液用于吸收CO2。
②玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用干扰。
③置于适宜温度环境中
④红色液滴向左移动(单位时间内左移距离代表呼吸速率)。
(2)测定净光合速率
①装置烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液(常用NaHCO3溶液)，用于保证容器内CO2浓度恒定，满足光合作用需求。
②必须给予较强光照处理，且温度适宜。
③红色液滴向右移动(单位时间内右移距离代表净光合速率)。
3．校正装置
为防止环境因素对实验结果造成干扰要设置空白对照。
设置方法为把上述测定装置中的植物改为死亡的植物，烧杯中放的溶液不变，即CO2缓冲液(NaHCO3溶液)。若液滴的移动是因为外界环境因素变化(温度、气压等)引起的，据此可以对实验结果进行校正。
1．某转基因作物有很强的光合作用能力。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合作用强度测试的研究课题，设计了如图所示装置。请你利用这些装置完成光合作用强度的测试实验，并分析回答有关问题。
(1)先测定植物的呼吸作用强度，方法步骤如下：
①甲、乙两装置的D中都放入________，装置乙作为对照。②将甲、乙装置的玻璃钟罩进行________处理，放在温度等相同且适宜的环境中。
③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(2)测定植物的净光合作用强度，方法步骤如下：
①甲、乙两装置的D中放入_________________________________________。
②把甲、乙装置放在_________________________________________。
③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(3)实验进行30分钟后，记录的甲、乙装置中红墨水滴移动情况如下表：
测定植物净
光合作用强度,
甲装置,________(填“左”或“右”)移4.5 cm
乙装置,右移0.5 cm
(4)假设红墨水滴每移动1 cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1 g，那么该植物的呼吸速率是________ g/h；白天光照15 h，一昼夜葡萄糖的积累量是________ g(不考虑昼夜温差的影响)。
答案 (1)①NaOH溶液 ②遮光
(2)①NaHCO3溶液，装置乙作为对照 ②光照充足、温度等相同且适宜的环境中
(3)左 右 (4)4 84
解析 (1)要测光合作用强度必须先测呼吸作用强度，在测呼吸作用强度时一定要将实验装置置于黑暗条件下，使植物只进行呼吸作用。植物进行呼吸作用消耗一定量的O2，释放等量的CO2，而CO2被NaOH溶液吸收，根据一定时间内玻璃钟罩内气体体积的减少量即可计算出呼吸作用强度。
(2)在测定净光合作用强度时要满足光合作用所需的条件：充足的光照、一定浓度的CO2(由NaHCO3溶液提供)，光合作用过程中消耗一定量CO2，产生等量O2，而NaHCO3溶液可保证装置内CO2浓度的恒定，因此，玻璃钟罩内气体体积的变化只受O2释放量的影响，而不受CO2气体减少量的影响。
(3)若该装置测定细胞呼吸作用强度时，液滴的移动来自氧气的吸收量，液滴向左移动；若该装置测定植物的净光合作用强度时，液滴的移动来自氧气的释放量，液滴向右移动。
(4)对照实验装置乙中红墨水滴右移是环境因素(如气压等)对实验产生影响的结果，实验装置甲同样也受环境因素的影响，因此，植物呼吸作用消耗O2量等于玻璃钟罩内气体体积的改变量，即该植物的呼吸速率为(1.5＋0.5)×2＝4(g/h)；净光合速率为(4.5－0.5)×2＝8(g/h)，白天光照15 h的净光合作用量是8×15＝120(g)，一昼夜葡萄糖的积累量等于15 h的光合作用实际产生量减去24 h的呼吸作用消耗量，等同于15 h的净光合作用量减去9 h的呼吸作用消耗量，即120－4×9＝84(g)。
2．(2018·安徽省皖南八校第二次联考)某同学探究绿色植物光合作用与呼吸作用的关系，设置如下图实验装置。装置中的CO2缓冲液可维持瓶内二氧化碳浓度(该装置放在20 ℃环境中)。实验开始时，针筒的读数是0.4 mL，毛细管内的水滴在位置X。回答下列问题：
(1)20分钟后，针筒的容量需要调至0.8 mL的读数，才能使水滴仍维持在X的位置。若以释放出的氧气量来代表光合作用速率，该植物的光合作用速率是________mL/h。
(2)若将该装置置于黑暗处且将小烧杯中二氧化碳缓冲液换成蒸馏水，其他条件不变，20分钟后，针筒的容量需要调至0.8 mL才能使毛细管内的水滴在位置X，那么该植物呼吸方式为__________________。
(3)如果在(1)小题实验中只增加光照强度，则针筒的容量仍需维持在0.8 mL读数处，才能使水滴在X位置。在另一相同实验装置中，若只将温度提升至30 ℃，针筒容量需要调至1.0 mL读数，才能使水滴维持在X的位置上。比较两个实验可以得出的结论是___________________________。
(4)若在(1)小题实验中该学生20分钟后观察到毛细管内的水滴仍在X位置，那么该植物叶肉细胞光合作用速率________(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸速率，原因是____________________________________________。
答案 (1)1.2 (2)有氧呼吸和无氧呼吸 (3)在上述条件下，光照不是限制光合作用速率的主要因素，而温度才是限制光合作用速率的主要因素 (4)大于 该植物体实际光合作用等于呼吸作用，但绿色植物非绿色部分只进行呼吸作用，所以叶肉细胞的光合作用速率大于呼吸速率
解析 本实验装置中的CO2缓冲液可维持瓶内的二氧化碳浓度，因此实验装置测的气体变化量表示氧气变化量。此值为表观光合速率(即净光合速率)。真正的光合作用强度＝表观光合作用强度＋呼吸作用强度。影响光合作用的环境因素有：光照强度、温度、二氧化碳浓度等。
(1)实验开始时，针筒的读数是0.4 mL，毛细管内的水滴在位置X,20分钟后，针筒的容量需要调至0.8 mL的读数，才能使水滴仍维持在X的位置，说明净光合作用是(0.8－0.4)×3 mL/h＝1.2 mL/h。
(2)若将该装置置于黑暗处且将小烧杯中二氧化碳缓冲液换成蒸馏水，其他条件不变，则该装置液滴移动是呼吸作用过程中吸收的氧气和释放的二氧化碳的量的差值导致的。20分钟后，针筒的容量需要调至0.8 mL才能使毛细管内的水滴在位置X，说明释放的二氧化碳多于吸收的氧气，故该植物呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸。
(3)如果在(1)小题实验中只增加光照强度，则针筒的容量仍需维持在0.8 mL读数处，才能使水滴在X位置，说明增加光照强度并没有改变光合作用强度，即光照不是限制光合作用速率的主要因素；在另一相同实验装置中，若只将温度提升至30 ℃，针筒容量需要调至1.0 mL读数，才能使水滴维持在X的位置上，说明温度升高，净光合速率增加，温度是限制光合作用的主要因素。
(4)若在(1)小题实验中该学生20分钟后观察到毛细管内的水滴仍在X位置，则反应前后气体压强不变，即该植物叶肉细胞光合作用速率等于植物体所有体细胞的呼吸速率，所有体细胞包括了绿色植物非绿色部分，它们只进行呼吸作用，因此该植物叶肉细胞光合作用速率大于叶肉细胞的呼吸速率。
二、“黑白瓶法”测定光合速率与呼吸速率
黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，只有呼吸作用，而白瓶既能进行光合作用又能进行呼吸作用，所以用黑瓶(无光照的一组)测得的为呼吸作用强度值，用白瓶(有光照的一组)测得的为表观(净)光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。
(1)有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。
(2)没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量＝总光合作用量。
3．下表所示是采用黑白瓶(不透光瓶—可透光瓶)法测定夏季某池塘不同深度水体中，初始平均O2浓度与24小时后平均O2浓度比较后的数据。下列有关分析正确的是( )
A．水深1 m处白瓶中水生植物24小时产生的O2为3 g/m2
B．水深2 m处白瓶中水生植物光合速率等于所有生物的呼吸速率
C．水深3 m处白瓶中水生植物不进行光合作用
D．水深4 m处白瓶中藻类植物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体
答案 D
解析 根据题意可知，黑瓶中水生植物只能进行呼吸作用，白瓶中水生植物既能进行光合作用又能进行呼吸作用，在相同条件下培养一定时间，黑瓶中所测得的数据即为正常的呼吸消耗量。由表中数据可知，在水深1 m处白瓶中水生植物产生的O2量＝3＋1.5＝4.5(g/m2)，A错误；水深2 m处白瓶中水生植物光合速率＝1.5＋1.5＝3.0[g/(m2·d)]，所有生物呼吸速率为1.5[g/(m2·d)]，B错误；水深3 m处白瓶中水生植物光合作用量等于所有生物呼吸作用量，即1.5 g/m2，C错误；水深4 m处白瓶中藻类植物能进行光合作用和呼吸作用，故白瓶中藻类植物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体，D正确。
三、“半叶法”测光合作用有机物的生产量
将叶片一半遮光，一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表呼吸作用强度值，曝光的一半测得的数据变化值代表表观(净)光合作用强度值，综合两者可计算出真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。
4．某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，做如图所示实验。在叶柄基部作环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片的光合作用速率＝(3y－2z－x)/6 g·cm－2·h－1(不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变化对叶生理活动的影响)。则M处的实验条件是( )
A．下午4时后在阳光下照射3小时再遮光3小时
B．下午4时后将整个实验装置遮光6小时
C．下午4时后在阳光下照射6小时
D．下午4时后将整个实验装置遮光3小时
答案 D
解析 依题意，光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，净光合作用速率为(y－x)/6 g·cm－2·h－1，还需测定呼吸速率，需要进行遮光处理，呼吸速率＝总光合速率－净光合速率，则呼吸速率＝(3y－2z－x)/6－(y－x)/6＝(y－z)/3 (g·cm－2·h－1)，则需要将整个装置遮光3小时，D正确。
5.某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定。如图所示，“半叶法”的原理是将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理)阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6 h后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是 mg/(dm2·h)。若M＝MB－MA，则M表示________________________________________。
答案 B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量
解析 如图所示，A部分遮光，此半片叶片虽不能进行光合作用，但可照常进行呼吸作用。B部分叶片既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。题中MB表示6 h后叶片初始质量＋光合作用有机物的总产量－呼吸作用有机物的消耗量，MA表示6 h后初始质量－呼吸作用有机物的消耗量。所以M＝MB－MA是B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量。这样，M值除以时间再除以面积就可测得真正光合速率(单位：mg/dm2·h)。
四、“叶片上浮法”探究影响光合作用的因素
利用“真空渗入法”排除叶肉细胞间隙的空气，充以水分，使叶片沉于水中。在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用的强弱。
6．图1是某高等绿色植物成熟绿叶组织在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。图2为从生长状况相同的植物叶片上剪出大小、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，其记录结果绘成的曲线图。下列分析错误的是( )
A．图1中在d点时光合速率达到最大，此时限制光合速率的主要环境因素可能是光照强度
B．图1中c点与b点相比，叶绿体中[H]的合成速率不变
C．从图2分析，bc段曲线平缓的限制因素可能是光照强度，而c点以后曲线上行，其原因最可能是NaHCO3浓度过大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢
D．适当地增加光照强度重复图2实验，b点将向下移动
答案 B
解析 图1中从a点至d点光合作用强度一直在增加，在d点时光合作用强度增长率为0，因此在该点光合作用强度达到最大值，此时CO2浓度已不再是限制因素，题干为“适宜温度下”，因此此时限制光合作用速率的主要环境因素可能是光照强度，A正确；图1中c点和b点相比，c点的光合作用强度大，叶绿体中[H]的合成速率在增加，B错误；从图2分析，bc段曲线平缓说明CO2不再是限制因素，限制因素可能是光照强度，c点以后曲线上行，其原因最可能是NaHCO3浓度过大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢，C正确；适当地增加光照强度重复图2实验，光合作用强度会增加，产生的O2更多，叶片上浮的时间更短，b点将向下移动，D正确。
五、“梯度法”探究影响光合作用的因素
用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度的装置，可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。
[特别提醒] (1)注意变量的控制手段。如光照强度的大小可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制，不同温度可用不同的恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。
(2)不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行对照实验，而应该用一系列装置进行相互对照。
(3)无论哪种装置，在光下测得的数值均为“净光合作用强度值”。
7．利用如图所示的实验装置进行与光合作用有关的实验，下列叙述正确的是( )
A．试管中收集的气体量代表了光合作用产生的氧气量
B．在光下，如果有气泡产生，可说明光合作用产生氧气
C．为了探究二氧化碳浓度对光合作用的影响，可以用不同浓度的碳酸氢钠溶液进行实验
D．为了探究光照强度对光合作用的影响，用一套装置慢慢向光源靠近，观察气泡产生速率的变化
答案 C
解析 试管中收集的气体量是光合作用的净产氧量，A错误；在光下有气泡产生不能确定是光合作用产生的氧气，B错误；为了探究二氧化碳浓度对光合作用的影响，可以用不同浓度的碳酸氢钠溶液进行实验，C正确；探究光照强度对光合作用的影响时，距光源不同距离，应设置不同装置，观察气泡产生速率的变化，D错误。
六、间隔光照法——比较有机物的合成量
光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，由于催化暗反应的酶的催化效率和数量都是有限的，因此在一般情况下，光反应的速率比暗反应快，光反应的产物ATP和[H]不能被暗反应及时消耗掉。持续光照，光反应产生的大量的[H]和ATP不能及时被暗反应消耗，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的光反应的产物，持续进行一段时间的暗反应。因此在光照强度和光照时间不变的情况下，制造的有机物相对多。
8．(2015·全国卷Ⅰ)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。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，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________，这些反应发生的部位是叶绿体的________。
(2)A、B、C三组处理相比，随着__________________________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CO2的同化量。
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 基质
(2)光照和黑暗交替频率 ATP和还原型辅酶Ⅱ
高考热点突破
1．(2018·北京高考)光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下，向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP，照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色。该反应过程中( )
A．需要ATP提供能量 B．DCIP被氧化
C．不需要光合色素参与 D．会产生氧气
答案 D
解析 光反应发生在叶绿体类囊体上，有光时，产生氧气、NADPH和ATP，A错误；DCIP照光后由蓝色逐渐变为无色，是因为DCIP被[H]还原成无色，B错误；光合作用光反应阶段需要光合色素吸收光能，C错误；光合作用光反应阶段会产生氧气，D正确。
2．(2018·江苏高考)如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成立的是( )
A．横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度
B．横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
C．横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度
D．横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
答案 D
解析 若横坐标是CO2浓度，较高温度下，呼吸速率高，较低温度下，呼吸速率低，所以甲、乙与纵坐标的交点不一样，A错误；若横坐标是温度，则随着温度的升高光合速率与呼吸速率都会表现为先升高后降低的趋势，B错误；若横坐标是光波长，则净光合曲线的变化趋势为先升高后降低，与图中甲、乙曲线变化不符，C错误；若横坐标是光照强度，较高浓度的二氧化碳有利于光合作用的进行，因此甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度，D正确。
3．(2018·全国卷Ⅱ)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)由于上层叶片对阳光的遮挡，导致下层叶片接受的光照强度较弱，因此下层叶片净光合速率达到最大值时所需要的光照强度较上层叶片低，据此分析图示可推知：A叶片是树冠下层的叶片。
(2)光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，氧气产生于光反应阶段。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，说明光反应速率不变，则净光合速率降低的主要原因是光合作用的暗反应受到抑制。
(3)绿叶中的叶绿素等光合色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，可以用无水乙醇提取叶绿素。
4．(2018·全国卷Ⅲ)回答下列问题：
(1)高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的______________上，该物质主要捕获可见光中的________________。
(2)植物的叶面积与产量关系密切，叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示，由图可知：当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均__________。当叶面积系数超过b时，群体干物质积累速率降低，其原因是____________________________________________________。
(3)通常，与阳生植物相比，阴生植物光合作用吸收与呼吸作用放出的CO2量相等时所需要的光照强度____________(填“高”或“低”)。
答案 (1)类囊体薄膜 蓝紫光和红光
(2)增加 群体光合速率不变，但群体呼吸速率仍在增加，故群体干物质积累速率降低
(3)低
解析 (1)高等植物光合作用中捕获光能的物质是叶绿素和类胡萝卜素，分布在叶绿体的类囊体薄膜上，叶绿体上的色素主要捕获红光和蓝紫光。
(2)由图可知：当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均增加；当叶面积系数大于b时，由于群体光合速率不变，而群体呼吸速率仍在增加，导致群体净光合速率降低，干物质积累速率降低。
(3)光合作用吸收的CO2与呼吸作用放出的CO2量相等时所需要的光照强度为光补偿点，一般情况下，阴生植物光补偿点比阳生植物低。
5．(2017·全国卷Ⅰ)植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制，光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。回答下列问题：
(1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低，原因是_______________。甲种植物净光合速率为0时，乙种植物净光合速率________(填“大于0”“等于0”或“小于0”)。
(2)若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，发现植物的有氧呼吸增加，原因是_____________________。
答案 (1)植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，使密闭小室中CO2浓度降低，光合速率也随之降低 大于0
(2)甲种植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，所以当O2增多时，有氧呼吸会增加
解析 (1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养，刚开始时小室内CO2浓度较高，光合作用强度大于呼吸作用强度，一段时间后，CO2浓度降低，暗反应受阻，进而使两种植物的光合速率都降低。甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的，因此当甲种植物的光合速率为0时，CO2浓度达到甲种植物的CO2补偿点，此时乙种植物光合作用强度大于呼吸作用强度，净光合速率大于0。
(2)将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，该小室内是有CO2的，植物可以进行光合作用，甲种植物在光下进行光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，所以当O2增多时，有氧呼吸会增加。
6．(2017·全国卷Ⅱ)下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。
据图回答下列问题：
(1)图中①、②、③、④代表的物质依次是____________、_______________、_______________、______________，[H]代表的物质主要是________________。
(2)B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在________(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。
(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是_____________。
答案 (1)O2 NADP＋ ADP＋Pi C5 NADH(或还原型辅酶Ⅰ)
(2)C和D (3)在缺氧条件下进行无氧呼吸
解析 (1)分析图示，A过程为光合作用的光反应阶段，B过程是光合作用的暗反应阶段。图中①为水光解产生的O2；由②和H2O产生①与NADPH([H]，即还原型辅酶Ⅱ)可知，②是NADP＋；由③转化成ATP可知，③是ADP＋Pi；由④与CO2结合生成C3可知，④为C5。呼吸作用过程中的[H]代表的物质主要是NADH(还原型辅酶Ⅰ)。
(2)光合作用的光反应阶段(A)可产生ATP，而暗反应阶段(B)不产生ATP。有氧呼吸的三个阶段都产生ATP，其中细胞质基质中进行有氧呼吸的第一阶段(C)，线粒体中进行有氧呼吸的第二和第三阶段(D)。
(3)在缺氧条件下，植物细胞可进行无氧呼吸，将丙酮酸转化成酒精。
7．(2018·全国卷Ⅰ)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。
回答下列问题：
(1)当光照强度大于a时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是____________。
(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是________，判断的依据是_________________________。
(3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是________。
(4)某植物夏日晴天中午12：00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的________(填“O2”或“CO2”)不足。
答案 (1)甲
(2)甲 种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大
(3)乙 (4)CO2
解析 (1)由曲线图可知，光照强度大于a时，甲植物的净光合速率随着光照强度的增加而增加的幅度更大，说明甲植物对光能的利用率较高。
(2)当种植密度过大时，植株的叶片会相互遮挡，植株接受的光照强度减弱，导致植物净光合速率下降。由曲线图可知，光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大。
(3)由曲线图可知，在低光照强度下，乙植物的净光合速率较高，在高光照强度下，乙植物的净光合速率明显低于甲植物，所以乙植物更适合在林下低光照强度的环境下种植。
(4)夏日晴天中午12点，温度较高，部分气孔关闭，进入叶肉细胞的CO2明显减少，抑制了暗反应，导致叶片的光合速率明显降低。
[考纲明细] 1.光合作用的基本过程(Ⅱ) 2.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ) 3.光合作用与呼吸作用综合应用 4.实验：叶绿体色素的提取和分离
实验7 绿叶中色素的提取和分离
1．实验原理
(1)提取：绿叶中的色素能够溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。
(2)分离：各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。
2．实验步骤
3．结果分析
(1)色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有四种色素。
(2)色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量越多。色素带最宽的是叶绿素a，最窄的是胡萝卜素，叶绿素b比叶黄素稍宽。
(3)色素带扩散速度与溶解度有关，扩散速度越快说明溶解度越高。
(4)相邻两条色素带之间距离最远的是胡萝卜素和叶黄素，最近的是叶绿素a和叶绿素b。
深挖教材
(1)选材时应选择什么样的叶片？原因是什么？
提示 应选择鲜嫩、颜色深绿的叶片，以保证含有较多色素。
(2)研磨时加入二氧化硅和碳酸钙的作用是什么？
提示 二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。
(3)研磨时要迅速和充分的原因？
提示 防止无水乙醇挥发，保证提取较多的色素和色素浓度适宜。
(4)画滤液细线要细、直、匀的原因是什么？滤液细线干燥后再画一两次的原因是什么？
提示 滤液细线要细、直、匀，且干燥后重复画一两次，使滤液细线既有较多的色素，又使各色素扩散的起点相同，分离出的色素带平整不重叠。
(5)分离实验为何用棉塞塞紧试管口且在通风的条件下进行？
提示 层析液由石油醚、丙酮及苯混合而成，三者都是挥发性的有毒物质，故为防止层析液挥发及避免吸入过多层析液应用棉塞塞紧试管口且在通风条件下进行。
(6)滤纸上的滤液细线为什么不能触及层析液？
提示 防止色素被层析液溶解。
1．(2018·贵州省黔东南州第一次联考)下列关于叶绿体中色素的提取和分离的叙述，正确的是( )
A．无机溶剂不能用于提取色素
B．研磨时加入SiO2目的是保护色素
C．第一次画完滤液细线后应立即再画第二次
D．叶绿素b在层析液中的溶解度最大
答案 A
解析 由于叶绿体中的色素不溶于水，只溶于有机溶剂，所以用无机溶剂不能提取光合色素，A正确；研磨时加入SiO2目的是增大摩擦力，使研磨更充分，B错误；第一次画完滤液细线后应等滤液干燥后再画第二次，C错误；叶绿素b在层析液中的溶解度最小，胡萝卜素溶解度最大，D错误。
2.(2019·蚌埠铁中期中)如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是( )
A．提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发
B．水稻在收获时节，叶片中色素丙和丁合成明显增加
C．四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大
D．缺Mg将会使甲和乙的含量降低
答案 D
解析 分析题图可知：甲、乙、丙、丁分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。提取色素时加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏，A错误；水稻在收获时节，叶绿素a和叶绿素b因低温部分分解使其含量降低，叶黄素和胡萝卜素的相对含量增加，B错误；四种色素都能溶解在层析液中，丁色素的溶解度最大，C错误；Mg是叶绿素合成的原料，缺Mg会使叶绿素的合成受阻，将会使甲所示的叶绿素b和乙所示的叶绿素a的含量降低，D正确。
题后归纳
收集到的滤液绿色过浅的原因
(1)未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。
(2)使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。
(3)一次加入大量的无水乙醇(正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)。
(4)未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。
3. (2016·上海高考)从种植于室内普通光照和室外强光光照下的同种植物中分别提取叶片的叶绿体色素，用纸层析法分离，结果如图所示。下列判断正确的是( )
A．室内植物叶片偏黄
B．室外植物叶片偏绿
C．室外植物叶片胡萝卜素含量>叶黄素含量
D．室内植物叶片叶绿素a含量>叶绿素b含量
答案 D
解析 图中从上往下的色素带依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。对照图示结果可知，室外强光下叶绿素的含量明显低于室内普通光照，故室内植物叶片偏绿，室外植物叶片偏黄，A、B错误；图中显示，室外和室内植物叶片都是叶黄素含量大于胡萝卜素含量，室内植物叶片叶绿素a含量大于叶绿素b含量，C错误、D正确。
知识拓展
影响叶绿素合成的三大因素
考点1 捕获光能的色素和结构与光合作用的探究历程
1．叶绿体中的色素及色素的吸收光谱
由图可以看出：
(1)叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
(2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。
深挖教材
(1)叶片呈现绿色的原因？
提示 ①叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素含量是类胡萝卜素的3倍。②叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少，绿光被反射出来。
(2)生产上，用何种颜色的塑料薄膜做顶棚产量高？
提示 无色。
(3)绿色植物在CO2等量时哪种光下光合产物最多？
提示 白光。
(4)用绿色、红色、蓝色、紫色玻璃罩分别罩住大小、生长状况相同的天竺葵，光照相同的时间后，罩内O2最少的是哪种颜色的玻璃罩？为什么？
提示 绿色，因为植物几乎不吸收绿光。
2．叶绿体的结构与功能
(1)结构模式图
3．光合作用的探究历程(连一连)
答案 ①－A－b ②－C－a ③－E－f ④－D－c ⑤－F－e ⑥－B－d ⑦－G－g
深挖教材
(1)恩格尔曼实验在实验材料的选取上有什么巧妙之处？
提示 选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状、便于观察；用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。
(2)萨克斯实验黑暗处理的目的？在用碘蒸气处理之前一般先用酒精进行脱色处理的原因？该实验的自变量和因变量分别是什么？
提示 黑暗处理的目的是消耗掉叶片中的营养物质。在用碘蒸气处理之前一般先用酒精进行脱色处理是为了防止颜色干扰。自变量：光照。因变量：是否产生淀粉。
(3)恩格尔曼实验与萨克斯实验如何设计对照实验？
提示 恩格尔曼的实验中，照光处理与不照光、黑暗与完全曝光形成对照；萨克斯的实验中，暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照。
(4)光合作用探究历程中，用到同位素示踪法的实验有哪几个？
提示 鲁宾和卡门证明光合作用释放的O2全部来自于水的实验和卡尔文证明光合产物中的碳来自CO2的实验。
(必修1 P99与社会的联系改编)温室或大棚种植蔬菜时，补充的光源是红光或蓝紫光，选择的玻璃无色透明，原因是有色玻璃主要透过同色光，其他色光很少或不能透过，光照强度会减弱，不利于光合作用；而无色透明玻璃能透过日光中各色光，光照强度较大，有利于光合作用的进行。
1．(必修1 P100拓展题T1改编)植物体吸收光能的色素存在部位是叶片细胞、幼嫩的茎和果实中。
2．(必修1 P100基础题T3改编)科学家恩格尔曼在证明光合作用放氧部位是叶绿体后，紧接着又做了一个实验：他用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，惊奇地发现大量的好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。从这一实验你能得出的结论是( )
A．红光和蓝光对好氧细菌有吸引作用
B．好氧细菌喜欢聚集在氧气含量少的光区
C．叶绿体主要吸收绿光用于光合作用，放出氧气
D．叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用，放出氧气
答案 D
解析 好氧细菌呼吸作用需要氧气，喜欢聚集在氧气含量多的光区，B错误；叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用并释放出大量的氧气，吸引了许多好氧细菌，而对绿光的吸收最少，A、C错误，D正确。
题组 光合色素吸收光能的分析
1．如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况：据图判断，以下说法不正确的是( )
A．由图可知，类胡萝卜素主要吸收400～500 nm波长的光
B．用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度
C．由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿体中C3的量增加
D．土壤中缺乏镁时，植物对420～470 nm波长的光的利用量显著减少
答案 C
解析 类胡萝卜素主要吸收400～500 nm波长的光，A正确；据图可知，用450 nm波长的光比600 nm波长的光更有利于提高光合作用强度，B正确；由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，色素吸收光能增强，光合作用增强，C3还原加速，C3生成不变，C3减少，C错误；叶绿素b主要吸收420～470 nm波长的光，缺镁时叶绿素合成减少，所以此波段的光的利用量显著减少，D正确。
2．(2017·海南高考)将叶绿体悬浮液置于阳光下，一段时间后发现有氧气放出。下列相关说法正确的是( )
A．离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气
B．若将叶绿体置于红光下，则不会有氧气产生
C．若将叶绿体置于蓝紫光下，则不会有氧气产生
D．水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量
答案 A
解析 光合作用的场所是叶绿体，离体的叶绿体在自然光下通过光反应能将水分解产生氧气，A正确；叶绿体中的色素既能吸收红光，也能吸收蓝紫光，B、C错误；水在叶绿体中分解产生氧气不仅不需要ATP提供能量，还能产生ATP，D错误。
题组 光合作用探究历程实验分析
3．下列关于光合作用探究历程的叙述，错误的是( )
A．普利斯特利的实验证明了植物可以更新空气
B．萨克斯的实验证明了光合作用的产物有淀粉
C．恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量
D．鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO2的氧，证明了光合作用产生的氧气来自H2O而不是CO2
答案 C
解析 恩格尔曼的实验证明了水绵光合作用生成了氧气，但未定量分析，C错误。
4．下图是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图，下列有关叙述正确的是( )
A．两实验均需进行“黑暗”处理，以消耗细胞中原有的淀粉
B．两实验均需要光的照射
C．两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照
D．两实验均可证明光合作用的产物有氧气
答案 B
解析 图示的两实验中，只有萨克斯的实验需进行“黑暗”处理，目的是消耗掉细胞中原有的淀粉，A错误；恩格尔曼实验的目的是探究光合作用进行的场所，萨克斯实验的目的是探究光合作用产物，所以两实验均需要光的照射，B正确；恩格尔曼的实验中，照光处理与不照光、黑暗与完全曝光形成对照，萨克斯的实验中，暗处理的叶片一半曝光、一半遮光形成对照，C错误；恩格尔曼的实验可证明氧气是光合作用的产物，萨克斯的实验可证明淀粉是光合作用的产物，D错误。
考点2 光合作用的基本过程
1．光合作用的概念
指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
2．过程
(1)光合作用过程图解
(2)光反应与暗反应的区别与联系
深挖教材
(1)叶绿体中C3的分子数量为什么多于C5的分子数量？
提示 暗反应CO2固定时，每消耗1分子C5，产生2分子C3；C3还原时，每还原2分子C3，产生1分子C5，因此当暗反应速率达到稳定时，C3的分子数是C5的2倍。
(2)光反应中光能转化成的活跃化学能只储存在ATP中吗？
提示 不是。[H]中也含有活跃的化学能。
(3)夜间能进行光合作用吗？暗反应在光下能进行吗？
提示 暗反应有光无光都能进行。若光反应停止，暗反应可持续进行一段时间，但时间不长，故晚上一般认为只进行呼吸作用，不进行光合作用。
3．反应式(写出反应式并标出元素的去向)
(1)若有机物为(CH2O)：
。
(2)若有机物为C6H12O6：
。
4．化能合成作用
(1)化能合成作用的概念：自然界中少数种类的细菌，能够利用体外环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，此过程称为化能合成作用，此类生物属于化能自养型生物。
(2)化能合成作用与光合作用的比较
5．光合作用与有氧呼吸的区别与联系
深挖教材
提取完整的线粒体和叶绿体悬浮液，能否独立完成有氧呼吸和光合作用过程？
提示 叶绿体可以独立完成光合作用过程，而有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中，线粒体内只能进行有氧呼吸的第二和第三阶段，故提取完整的线粒体，不能独立完成有氧呼吸。
(必修1 P103相关信息)光合作用中产生的[H]是还原型辅酶Ⅱ(NADPH)简化的表示方式，而细胞呼吸中产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ(NADH)简化的表示方式，二者不是一种物质，尽管书写形式相同。
(必修1 P106基础题T6改编)如图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图，一段时间后，以下相关比较不正确的是( )
A．Y2的质量大于Y3的质量
B．④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量
C．②中水的质量大于④中水的质量
D．试管①的质量大于试管②的质量
答案 C
解析 Y1和Y3是O2，Y2和Y4是18O2，因此Y2的质量大于Y3，A正确；④中小球藻含有(CHO)，而①中小球藻中含有(CH2O)，故④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量，B正确；④和②中的水都为HO，且含量相同，因此质量相等，C错误；在试管①和②原有质量相等的情况下，②中释放出的是18O2，而①中释放出的是O2，故剩余质量①大于②，D正确。
环境条件骤变与C3、C5及ATP等物质含量变化
(1)“过程法”分析C3和C5的含量变化
A．建立模型
B．需从物质的生成和消耗两个方面综合分析。
如CO2供应正常、光照停止时C3、C5的含量变化：
如光照正常、CO2供应停止时C3、C5的含量变化：
(2)“模型法”表示C3、C5、[H]和ATP的含量变化
题组 光合作用过程分析
1．如图表示光合作用的暗反应过程。下列叙述错误的是( )
A．①是C3，⑤是C5
B．②和③在类囊体薄膜上产生
C．光照的强弱对该过程无影响
D．⑥可在细胞质基质中转变为丙酮酸
答案 C
解析 由图可知，①是C3，②是ATP，③是NADPH，④是NADP＋，⑤是C5，⑥是葡萄糖，A正确；ATP和NADPH在叶绿体的类囊体薄膜上产生，B正确；光照的强弱会影响ATP和NADPH的生成量，从而影响暗反应，C错误；光合作用产生的葡萄糖(⑥)参与呼吸作用，在细胞质基质中可转变为丙酮酸，D正确。
2．(2018·青岛质检)如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CO2
C．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
答案 D
解析 过程①表示光反应，过程②表示暗反应，暗反应的场所是叶绿体基质，A正确；据图分析，A表示氧气，B表示二氧化碳，B正确；过程②表示暗反应阶段，能够将光反应产生的ATP和还原氢中的化学能转变成稳定的化学能，C正确；过程②的三碳化合物的还原阶段需要消耗过程①产生的[H]和ATP，D错误。
3．百合以气孔白天关闭、夜间开放的特殊方式适应高温干旱环境。下面为百合叶肉细胞内的部分代谢示意图，据图分析错误的是( )
A．图中B物质可能是葡萄糖
B．线粒体和细胞质基质均能产生CO2
C．PEP、RuBP均能与CO2结合
D．夜间细胞液pH可能会下降
答案 A
解析 在有氧呼吸过程中，进入线粒体的是丙酮酸，而不是葡萄糖，A错误；由图可知，光合作用(叶绿体)中CO2的来源有两个：一是来自线粒体，二是来自细胞质基质，B正确；由图可知，CO2与PEP或RuBP结合分别形成OAA或PGA，C正确；液泡内的液体称为细胞液，晚间时苹果酸进入细胞液中，使细胞液pH下降，D正确。
题后归纳
光合作用中的几种能量关系
(1)光反应中光能转换为活跃的化学能并非只储存于ATP中，NADPH([H])中也含有能量。
(2)光反应产生的ATP用于C3的还原，不用于叶绿体之外的其他生命活动。
(3)C3还原消耗的能量不只来自于ATP，还可由NADPH提供。
题组 环境条件骤变与C3、C5等物质含量变化分析
4．(2019·陕西商洛丹凤中学高三月考)光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。对于改变反应条件而引起的变化，说法正确的是( )
A．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中C5/C3比值减少
B．突然中断CO2供应会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值增加
C．突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中C5/C3比值增加
D．突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值减少
答案 B
解析 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，因此会暂时引起叶绿体基质中C5/C3比值增加，A错误；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比值增加，B正确；由于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[H]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比值减少，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[H]增加，而ADP相对含量减少，因此暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP比值增加，D错误。
5．在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势如图。回答问题：
(1)图中物质A是________(填“C3”或“C5”)。
(2)将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是
_________________________________________。
(3)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的________(填“高”或“低”)，其原因是
_________________________________________。
答案 (1)C3
(2)当CO2浓度突然降低时，C5的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5积累
(3)低 CO2浓度低时，暗反应强度低，所需ATP和[H]少
解析 (1)(2)CO2浓度降低时，C3的产生减少而消耗不变，故C3的含量降低，与物质A的变化趋势一致；C5的产生不变而消耗减少，故C5的含量增加，与物质B的变化趋势一致。
(3)CO2浓度较低时，暗反应强度低，需要的[H]和ATP的量少，故在较低的光照强度时就能达到此CO2浓度时的最大光合速率。
题组 光合作用与细胞呼吸的关系
6．(2018·江苏徐州质检)下图表示某植物叶肉细胞中部分物质变化途径，其中①～④代表有关生理过程，相关叙述错误的是( )
A．过程③、④不在生物膜上进行
B．过程①、②、④都有ATP生成
C．过程③产生的C6H12O6中的氧来自H2O和CO2
D．过程④产生的[H]并不全都来自于C6H12O6
答案 C
解析 过程③表示光合作用暗反应中C3的还原过程，发生在叶绿体基质中，过程④表示有氧呼吸的第一、二阶段，分别发生在细胞质基质和线粒体基质中，都不在生物膜上进行，A正确；过程①表示光合作用的光反应阶段，有ATP生成，过程②表示有氧呼吸的第三阶段，有ATP生成，过程④表示有氧呼吸的第一、二阶段，有ATP生成，B正确；光合作用在光反应阶段将H2O光解产生O2和[H]，故过程③暗反应产生的C6H12O6中的氧来自CO2，C错误；有氧呼吸的第一阶段葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，第二阶段丙酮酸水解产生[H]和CO2，故过程④产生的[H]来自葡萄糖、丙酮酸和水，D正确。
7．(2018·河北衡水中学联考)如图表示在有氧条件下某高等植物体内有关的生理过程示意图，①～⑤表示有关过程，X、Y、Z和W表示相关物质。请据图判断下列说法错误的是( )
A．X、Y、Z物质分别表示C3、丙酮酸和ATP
B．①～⑤过程中能产生ATP的有①②③④
C．②⑤过程分别表示C3的还原和CO2的固定
D．光合速率小于呼吸速率时，④过程产生的CO2会释放到细胞外
答案 B
解析 分析图示，①过程表示光反应阶段，②过程表示C3的还原，⑤过程表示CO2的固定，③④过程表示有氧呼吸的第一阶段和第二阶段。Z物质是光反应阶段产生的ATP，Y物质是呼吸作用第一阶段产生的丙酮酸，X物质是暗反应的中间产物C3，A、C正确；①～⑤过程中能产生ATP的有①③④，②⑤过程不产生ATP，B错误；光合速率小于呼吸速率时，呼吸作用产生的CO2会有一部分释放到细胞外，D正确。
8．(2018·江苏高考节选)如图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量代谢途径示意图(NADPH指[H])，请回答下列问题：
(1)甲可以将光能转变为化学能，参与这一过程的两类色素为__________________，其中大多数高等植物的________需在光照条件下合成。
(2)在甲发育形成过程中，细胞核编码的参与光反应中心的蛋白，在细胞质中合成后，转运到甲内，在________(填场所)组装；核编码的Rubisco(催化CO2固定的酶)小亚基转运到甲内，在________(填场所)组装。
(3)甲输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为________后进入乙，继而在乙的________(填场所)彻底氧化分解成CO2；甲中过多的还原能可通过物质转化，在细胞质中合成NADPH，NADPH中的能量最终可在乙的________(填场所)转移到ATP中。
答案 (1)叶绿素、类胡萝卜素 叶绿素
(2)类囊体膜上 基质中
(3)丙酮酸 基质中 内膜上
解析 (1)甲为叶绿体，甲中能将光能转化为化学能的色素有叶绿素和类胡萝卜素，其中大多数高等植物叶绿素的合成需要光。
(2)参与光反应中心的蛋白分布于叶绿体的类囊体膜上，参与催化CO2固定的酶分布于叶绿体的基质中。
(3)由甲(叶绿体)输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为丙酮酸后进入乙(线粒体)，在线粒体的基质中被彻底分解成CO2；甲中过多的还原能可通过物质转化，在细胞质中合成NADPH，其中的能量最终可在乙(线粒体)的内膜上经有氧呼吸的第三阶段转移到ATP中。
题后归纳
(1)“图解法”理解光合作用与细胞呼吸过程
(2)光合作用与细胞呼吸过程中[H]和ATP的来源和去向
考点3 光合作用的影响因素及应用
1．单因子外部因素对光合速率的影响
(1)光质
①原理
a．叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
b．叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大。
c．单色光中，蓝紫光下光合速率最快，红光次之，绿光最差。
②应用
a．大棚薄膜的选择：无色透明大棚能透过日光中各种色光，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以无色透明的大棚中植物的光合效率最高。
b．补充单色光的选择：蓝紫光。
(2)光照强度
①原理
光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速率加快，产生的[H]和ATP增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。
②在不同的光照条件下，光合速率与呼吸速率的相关曲线分析
a．绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用，测得的数值为呼吸速率(A点)。
b．绿色组织在有光条件下，光合作用与呼吸作用同时进行，测得的数据为净光合速率。
c．真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
d．各点(段)的光合作用和呼吸作用分析
e．限制因素：光饱和点之前：光照强度(横坐标)。光饱和点之后：CO2浓度等外因(除横坐标以外的因素)、叶绿体中色素及酶的含量等内因。
③应用
a．温室生产中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产。
b．阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，间作套种农作物，可合理利用光能。
深挖教材
若研究对象不是绿色叶肉细胞而是整株植物出现上面曲线图时，叶肉细胞内的气体交换在B点有何变化？
提示 植物能进行光合作用的只有绿色组织器官，而所有细胞都要进行呼吸作用。B点是植株的光补偿点，对于叶肉细胞而言，光合速率大于叶肉细胞的呼吸速率，即吸收CO2释放O2。
(3)CO2浓度
(4)温度
(5)水分
深挖教材
(1)北方夏季中午时，光照强度很强，植物的光合作用将如何变化，原因是什么？
提示 光合作用将减弱。光照强度过强，温度升高，蒸腾作用加强，导致气孔关闭，细胞CO2供应不足，光合作用减弱。
(2)大棚种植使用有机肥有利于增产，请从影响光合作用的因素分析原因。
提示 有机肥在被微生物分解的时候会释放CO2，增加了大棚中的CO2浓度，促进光合作用。
2．多因子变量对光合速率影响分析
(1)多因素对光合速率影响的曲线变化规律分析如图所示：
(2)曲线分析：P点前，限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素不再是限制光合速率的因子，要想继续提高光合速率，可适当提高图示中的其他因子的强度。
PQ间的主要因素有两个：一是横坐标表示的因素，二是多条曲线上标注的因素。
(3)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天可适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当补充CO2，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合作用速率。
(必修1 P106拓展题T1改编)如图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答：
(1)AB段表明在这一时间内光合作用强度不断增强，其原因是：______________________________。
(2)C点表明在12时左右的光合作用强度明显减弱，此时限制光合作用强度的因素是________。其原因是：此时________很高，________作用很强，气孔大量关闭，________的供应减少，光合作用强度明显减弱。
(3)C点和B点相比较，C3的含量________，C5的含量________。
(4)DE段光合作用强度不断下降的原因是________________。
答案 (1)光照强度不断增加
(2)CO2浓度 温度 蒸腾 CO2
(3)减少 增加
(4)光照强度逐渐减弱
解析 (1)AB段随着时间的推移，光照强度不断增加，光合作用便不断加强。
(2)随着光照强度不断增加，温度不断增高，蒸腾作用加强，气孔关闭，二氧化碳供应减少，从而使光合作用强度减弱。
(3)C点二氧化碳含量减少，故会导致三碳化合物的含量减少，五碳化合物含量增加。
(4)DE段随着时间推移，光照强度逐渐减弱，光合作用会不断减弱。
题组 单一因素对光合作用影响的分析和探究
1．(光照强度)如图曲线Ⅰ表示黄豆在适宜温度、CO2浓度为0.03%的环境中光合速率与光照强度的关系。在b点时改变某条件，结果发生了曲线Ⅱ的变化。下列分析合理的是( )
A．与b点相比较，a点时叶绿体中C3含量低
B．在b点时，适当升高温度可导致曲线由Ⅰ变为Ⅱ
C．制约a点时光合作用的因素主要是叶绿体中色素的含量
D．制约c点时光合作用的因素可能是CO2浓度
答案 D
解析 a点时，光照强度较弱，光反应提供的[H]和ATP较少，C3的含量较b点时高，A错误；题目中提到已是在适宜温度下，如果再提高温度，会降低光合速率，B错误；制约a点光合作用的因素是光照强度，C错误；一般情况下，在适宜温度和同等光照强度下，提高CO2浓度可大幅度提高光合速率，D正确。
2．(CO2浓度)如图所示，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点将右移
D．CO2浓度为b时，甲、乙植物的实际光合作用强度相等
答案 A
解析 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错误；CO2浓度为b时，甲、乙两种植物的净光合作用强度相等，但是由于不知道甲、乙的呼吸作用强度，因此不能比较二者的实际光合作用强度，D错误。
3．(温度)(2018·唐山二模)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图所示。则有关叙述错误的是( )
A．25 ℃时该植物积累有机物最快
B．在0～30 ℃范围内，温度对光合作用有关酶的影响相对于呼吸作用有关酶的影响更大
C．45 ℃时叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率
D．春季大棚栽培该植物白天适当提高温度可提高产量
答案 C
解析 25 ℃时净光合速率最大，所以积累有机物最快，A正确；0～30 ℃范围内光合速率上升较快，所以温度对光合作用有关酶影响较大，B正确；春季气温较低，应适当在白天提高温度，增加光合速率，D正确；45 ℃时整个植物的光合速率等于呼吸速率，因为还存在非光合作用的细胞，所以叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率，C错误。
4．(光质)分别用相同光照强度的三种可见光照射同种植物的叶片，在不同CO2浓度下，测定各组叶片的CO2补偿点、CO2饱和点和最大净光合速率(各组呼吸速率相同且基本不变)，数据如下表所示。下列叙述错误的是( )
(注：CO2补偿点指叶片光合速率与呼吸速率相等时的外界环境中的CO2浓度；CO2饱和点指叶片的光合速率达到最大时的最低CO2浓度)
A．叶绿体中主要吸收蓝紫光的色素有叶绿素和类胡萝卜素
B．环境CO2浓度为83.1 μmol·mol－1时，甲组实验中，植物叶绿体释放O2的量与线粒体消耗O2的量相等
C．环境CO2浓度为1174.9 μmol·mol－1时，影响甲、丙两组植物光合作用的主要因素不同
D．由表格分析，三种光中不宜用黄光作为大棚栽培的补充光源
答案 C
解析 由表格分析，环境CO2浓度为1174.9 μmol·mol－1时，只有乙组植物达到CO2饱和点，甲、丙2组植物未达到CO2饱和点，光合速率随环境CO2浓度增大而增大，因此，影响甲、丙2组植物光合速率的主要环境因素都是CO2浓度，C错误。
题组 多因素对光合速率影响的分析
5．如图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况，除各图中所示因素外，其他环境因素均控制在最适范围内。下列分析正确的是( )
A．乙图中D点与C点相比，相同时间内叶肉细胞中C5的生成量较少
B．图中M、N、P点的限制因素分别是CO2浓度、温度、光照强度
C．丙图中，随着温度的继续升高，曲线走势将稳定不变
D．甲图中A点的限制因素可能是叶绿体中色素的含量
答案 D
解析 乙图中，D点时光照强度比C点时的大，光反应生成的[H]、ATP增多，暗反应还原过程增强，C5的生成量较多，A错误；图中，M、N、P点的限制因素分别是光照强度、光照强度、温度，B错误；丙图中，若温度过高则酶的活性下降，光合速率会下降，C错误；甲图中A点之后限制因素不再是光照强度、CO2浓度或温度(由题干信息可知，除各图中所示因素外，其他环境因素均控制在最适范围内)，故很可能是内因影响，如叶绿体中色素的含量、酶的含量等，D正确。
6．植物的光合作用受温度(T)和光照强度(L)的影响。如图表明植物在3种不同的光照强度下消耗CO2的情况。分析在－5～0 ℃和20～30 ℃温度范围内，光合作用的限制因素分别是( )
A．L；T B．T和L；都不是
C．T；L D．T；T
答案 C
解析 在－5～0 ℃范围内光合速率不随光照强度增强而增大，所以限制因素是温度；20～30 ℃范围内，光合速率不随温度升高而增大，而随光照强度增强而增大，所以限制因素是光照强度。
技法提升
解答光合作用相关曲线的基本步骤
题组 光合作用与细胞呼吸的“关键点”移动
7．已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，如图表示30 ℃ 时光合作用与光照强度的关系。若温度降到25 ℃(原光照强度和二氧化碳浓度不变)，理论上图中相应点a、b、c、d的移动方向分别是( )
A．下移、右移、左移、左上移
B．下移、左移、左移、左下移
C．上移、左移、右移、右上移
D．上移、右移、右移、右上移
答案 C
解析 图中a、b、d三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和光饱和点时的光合作用强度。由题干“光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃”可知，当温度从30 ℃降到25 ℃时，细胞呼吸强度降低，a点上移；光合作用强度增强，所以光饱和点(c点)时吸收的CO2增多，c点右移，d点右上移。b点表示光合作用强度＝呼吸作用强度，在25 ℃时细胞呼吸作用强度降低，光合作用强度增强，要使光合作用强度仍然与细胞呼吸强度相等，需降低光照强度，即b点左移。
8．(2018·正定中学月考)图甲中试管A与试管B敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻氧气产生量的影响，试管A的结果如图乙曲线所示。据图分析，下列叙述正确的是( )
A．Q点的O2净释放量为零，是因为此点光合作用强度为零
B．P点为负值的原因是细胞呼吸消耗氧气；适当降低温度，P点将下降
C．在图乙上绘制装置B的曲线，Q点应右移
D．降低CO2浓度时，在图乙上绘制装置A的曲线，R点应右移
答案 C
解析 Q点时净光合速率为0，光合作用强度不为0，A错误；P点对应数值的绝对值代表呼吸速率，若适当降低温度，呼吸速率会下降，则P点会上移，B错误；装置B中缺镁影响叶绿素的合成，光合速率低，Q点应右移，C正确；CO2浓度降低，光合速率下降，R点应向左下方移动，D错误。
技法提升
曲线中各关键点的移动规律
(1)各点移动的可能情况
①A点代表呼吸速率，凡能改变呼吸速率的因素(例：温度等)都能使A点沿纵坐标上下移动。
②B点代表光合速率等于呼吸速率(光(CO2)补偿点)，凡能改变光合速率或呼吸速率的因素(例：温度、CO2浓度、光照强度等)都能使B点沿横坐标左右移动。
③C点代表达到最大光合速率所需的最小CO2浓度(光照强度)(光(CO2)饱和点)，凡能改变光合速率的因素都能使C点沿横坐标左右移动。
④D点代表最大光合速率，凡能影响光合速率的因素都能使D点向左下或右上方移动。例如光照强度降低，光合速率下降，D点对应的横坐标左移，纵坐标下移，即D点向左下方移动。
(2)光补偿点与光饱和点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变)
题组 自然和密闭环境中植物光合速率和呼吸
速率曲线分析
9．将一植物放在密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养，假定玻璃罩内植物的生理状态与自然环境中相同。获得实验结果如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A．图乙中的C点对应图甲中的C点，此时细胞内的气体交换状态对应图丙中的①
B．图甲中的F点对应图乙中的H点，此时细胞内的气体交换状态对应图丙中的③
C．到达图乙中的D点时，玻璃罩内CO2浓度最高，此时细胞内气体交换状态对应图丙中的③
D．经过一昼夜，植物体的有机物含量会增加
答案 A
解析 图乙中C、D点分别表示光合作用即将开始、光合速率等于呼吸速率，分别对应图甲中的B点和C点，细胞内的气体交换状态分别为图丙的①、③，到达图乙中D点时，玻璃罩内的CO2浓度最高，A错误，C正确；图甲中的F点是一天中第二次光合速率等于呼吸速率的点，对应图乙中的H点、图丙中的③，B正确；经过一昼夜，玻璃罩内的CO2浓度降低，说明植物体内的有机物含量增加，D正确。
10．图甲中曲线Ⅰ表示夏季某一天的温度变化，图乙曲线表示放置于密闭玻璃罩内的某植物在这一天内引起的玻璃罩内CO2浓度变化，请据图分析回答下列问题：
(1)若图甲曲线Ⅱ和Ⅲ中有一条代表该植物的总光合速率，则应该是曲线________；结合曲线Ⅰ分析，曲线Ⅲ的A点出现小波动的原因是__________________。
(2)若第(1)小题的分析正确，则曲线Ⅱ的B点和曲线Ⅲ的E点分别代表________________和____________________。
(3)曲线Ⅲ的D点对应图乙曲线中________段的某一点，此时限制光合速率的外界因素主要是________；图乙曲线中H点对应图甲中________点。
(4)图甲中可用______________________表示该植物一天内的有机物积累量；而由图乙可知，该植物在密闭玻璃罩的一天时间内，植物体内的有机物量________(填“增加”“减少”或“基本不变”)。
答案 (1)Ⅱ 凌晨时气温较低，导致催化植物细胞呼吸的酶活性降低，从而影响细胞呼吸(有氧呼吸)释放CO2的速率(答案合理即可)
(2)开始进行光合作用(或光合速率为0) 光合速率等于呼吸速率(或净光合速率为0)
(3)FG CO2浓度 E
(4)曲线Ⅲ与横轴围成的正面积与负面积之差 增加
解析 (1)由图甲可知，曲线Ⅲ在夜间也有速率变化，而曲线Ⅱ的速率变化只在白天体现，因此，曲线Ⅲ代表净光合速率，曲线Ⅱ代表总光合速率；A点对应的温度较低，由此可推知，由于气温降低导致酶活性降低，从而影响植物细胞呼吸释放CO2的速率。
(2)B点为曲线Ⅱ与横轴的交点，即此时该植物开始进行光合作用；E点为曲线Ⅲ与横轴的交点，即此时该植物的净光合速率为0(光合速率等于呼吸速率)。
(3)D点出现小波动的原因是中午气温过高，植物蒸腾作用加强，出现气孔关闭现象，引起CO2供应不足，进而影响暗反应，最终导致光合速率下降，故D点对应图乙曲线中FG段的某一点；图乙曲线的H点代表净光合速率傍晚为0的点，对应图甲中曲线Ⅲ的E点。
(4)图甲中曲线Ⅲ代表该植物的净光合速率，因此，一天时间内，有机物的积累量可由曲线Ⅲ与横轴围成的面积来判断；图乙曲线代表密闭环境中CO2浓度变化，一天时间内，有机物的积累量可由曲线的起点和终点的高低来判断。由图乙可知，图乙曲线的终点低于起点，说明一天内密闭玻璃罩内的CO2浓度降低，植物吸收CO2积累有机物。
题后归纳
1．夏季的一天中CO2吸收和释放变化曲线图如下(会分析，理解，不死记)：
(1)Ob段：只进行细胞呼吸。
(2)a点：凌晨3～4时，温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放量减少。
(3)b点：上午6时左右，太阳出来，开始进行光合作用。
(4)bc段：由于光照较弱，光合作用小于呼吸作用。
(5)c点：上午7时左右，光合作用等于呼吸作用。
(6)ce段：上午7时至下午6时左右，光合作用大于呼吸作用。
(7)d点：温度过高，失水过多部分气孔关闭，出现“光合午休”现象。
(8)e点：下午6时左右，光合作用等于呼吸作用。
(9)ef段：光合作用小于呼吸作用，f点之后植物停止光合作用。
温馨提示：关于有机物情况：
积累有机物时间段：ce段；
制造有机物时间段：bf段；
消耗有机物时间段：Og段；
一天中有机物积累最多的时间点：e点；
一昼夜有机物的积累量：SP－SM－SN。
2．相对密闭的环境中，一昼夜CO2含量的变化曲线图和O2含量的变化曲线图的比较
题组 光合速率与呼吸速率的分析
11．(曲线)(2017·北京高考)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此，对该植物生理特性理解错误的是( )
A．呼吸作用的最适温度比光合作用的高
B．净光合作用的最适温度约为25 ℃
C．在0～25 ℃范围内，温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大
D．适合该植物生长的温度范围是10～50 ℃
答案 D
解析 据图可知，总光合作用的最适温度约为30 ℃，呼吸作用的最适温度要高于50 ℃，净光合作用的最适温度约为25 ℃，A、B正确；在0～25 ℃范围内，随着温度升高，光合速率曲线的升高幅度要远大于呼吸速率，这说明温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大，C正确；净光合作用是指一定时间内光合作用合成量与呼吸作用消耗量的差值，也称为净积累量，只有净积累量为正值时，植物才能生长，在45～50 ℃范围内，呼吸速率比光合速率大，净积累量为负值，植物不能生长，D错误。
12．(表格)适宜的温度和一定的CO2浓度等条件下，某同学对甲、乙两种高等植物设计实验，测得的相关数据如下表。下列说法错误的是( )
注：光照强度单位为klx；CO2吸收量或释放量单位为[mg·(100 cm2·h)－1]。
A．本实验中，适宜的温度和一定的CO2浓度属于无关变量
B．光照强度为1 klx时，甲植物叶肉细胞的叶绿体中ATP由叶绿体基质移向类囊体薄膜
C．光照强度为3 klx时，甲、乙两植物固定CO2速率的差为1.5 mg·(100 cm2·h)－1
D．甲、乙两植物相比较，甲植物更适合在弱光下生长
答案 B
解析 本实验中，适宜的温度和一定的CO2浓度属于无关变量，光照强度为自变量，A正确；光照强度为1 klx时，甲植物光合速率与呼吸速率相等，叶绿体中ATP产生于类囊体薄膜，消耗于叶绿体基质，因此叶绿体中ATP由类囊体薄膜移向叶绿体基质，B错误；光照强度为3 klx时，甲的真正光合速率＝11＋5.5＝16.5 mg·(100 cm2·h)－1，而乙的真正光合速率＝15 mg·(100 cm2·h)－1，因此甲、乙两植物固定CO2速率的差＝16.5－15＝1.5 mg·(100 cm2·h)－1，C正确；甲、乙植物比较，甲植物更适合在弱光下生长，这是因为甲植物光合速率与呼吸速率相等时的光照强度和光合速率达到最大值时的最小光照强度均比较小，D正确。
13．(柱形)将生长状况相同的某种植物的叶片均分成4等份，在不同温度下分别暗处理1 h，再光照1 h(光照强度相同)，测其有机物变化，得到如图数据。下列说法正确的是( )
A．该植物在27 ℃时生长最快，在29 ℃和30 ℃时不表现生长现象
B．该植物呼吸作用和光合作用的最适温度在所给的4个温度中都是29 ℃
C．在27 ℃、28 ℃和29 ℃时光合作用制造的有机物的量相等
D．30 ℃时光合作用制造的有机物等于呼吸作用消耗的有机物都是1 mg/h
答案 B
解析 暗处理后有机物减少量代表呼吸速率，4个温度下分别为1 mg/h、2 mg/h、3 mg/h、1 mg/h，光照后与暗处理前的有机物增加量代表1 h光合作用制造有机物量和2 h呼吸作用消耗有机物量的差值，所以4个温度下总光合速率(有机物制造量)分别为5 mg/h、7 mg/h、9 mg/h、3 mg/h。该植物在29 ℃时生长最快，4个温度下都表现生长现象，A错误；该植物在29 ℃条件下制造的有机物量最多，C错误；该植物在30 ℃条件下光合作用制造的有机物为3 mg/h，呼吸作用消耗的有机物为1 mg/h，D错误。
技法提升
植物“三率”的判定
(1)根据坐标曲线判定：当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值绝对值代表呼吸速率，该曲线代表净光合速率，当光照强度为0时，若CO2吸收值为0，该曲线代表真正光合速率。
(2)根据关键词判定
(3)真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
(4)光合速率与植物生长
①当净光合速率>0时，植物因积累有机物而生长。
②当净光合速率＝0时，植物不能生长。
③当净光合速率<0时，植物不能生长，长时间处于此种状态，植物将死亡。
一、“装置图法”测定光合速率与呼吸速率
1．测定装置
2．测定方法及解读
(1)测定呼吸速率
①装置烧杯中放入适宜浓度NaOH溶液用于吸收CO2。
②玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用干扰。
③置于适宜温度环境中
④红色液滴向左移动(单位时间内左移距离代表呼吸速率)。
(2)测定净光合速率
①装置烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液(常用NaHCO3溶液)，用于保证容器内CO2浓度恒定，满足光合作用需求。
②必须给予较强光照处理，且温度适宜。
③红色液滴向右移动(单位时间内右移距离代表净光合速率)。
3．校正装置
为防止环境因素对实验结果造成干扰要设置空白对照。
设置方法为把上述测定装置中的植物改为死亡的植物，烧杯中放的溶液不变，即CO2缓冲液(NaHCO3溶液)。若液滴的移动是因为外界环境因素变化(温度、气压等)引起的，据此可以对实验结果进行校正。
1．某转基因作物有很强的光合作用能力。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合作用强度测试的研究课题，设计了如图所示装置。请你利用这些装置完成光合作用强度的测试实验，并分析回答有关问题。
(1)先测定植物的呼吸作用强度，方法步骤如下：
①甲、乙两装置的D中都放入________，装置乙作为对照。②将甲、乙装置的玻璃钟罩进行________处理，放在温度等相同且适宜的环境中。
③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(2)测定植物的净光合作用强度，方法步骤如下：
①甲、乙两装置的D中放入_________________________________________。
②把甲、乙装置放在_________________________________________。
③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(3)实验进行30分钟后，记录的甲、乙装置中红墨水滴移动情况如下表：
测定植物净
光合作用强度,
甲装置,________(填“左”或“右”)移4.5 cm
乙装置,右移0.5 cm
(4)假设红墨水滴每移动1 cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1 g，那么该植物的呼吸速率是________ g/h；白天光照15 h，一昼夜葡萄糖的积累量是________ g(不考虑昼夜温差的影响)。
答案 (1)①NaOH溶液 ②遮光
(2)①NaHCO3溶液，装置乙作为对照 ②光照充足、温度等相同且适宜的环境中
(3)左 右 (4)4 84
解析 (1)要测光合作用强度必须先测呼吸作用强度，在测呼吸作用强度时一定要将实验装置置于黑暗条件下，使植物只进行呼吸作用。植物进行呼吸作用消耗一定量的O2，释放等量的CO2，而CO2被NaOH溶液吸收，根据一定时间内玻璃钟罩内气体体积的减少量即可计算出呼吸作用强度。
(2)在测定净光合作用强度时要满足光合作用所需的条件：充足的光照、一定浓度的CO2(由NaHCO3溶液提供)，光合作用过程中消耗一定量CO2，产生等量O2，而NaHCO3溶液可保证装置内CO2浓度的恒定，因此，玻璃钟罩内气体体积的变化只受O2释放量的影响，而不受CO2气体减少量的影响。
(3)若该装置测定细胞呼吸作用强度时，液滴的移动来自氧气的吸收量，液滴向左移动；若该装置测定植物的净光合作用强度时，液滴的移动来自氧气的释放量，液滴向右移动。
(4)对照实验装置乙中红墨水滴右移是环境因素(如气压等)对实验产生影响的结果，实验装置甲同样也受环境因素的影响，因此，植物呼吸作用消耗O2量等于玻璃钟罩内气体体积的改变量，即该植物的呼吸速率为(1.5＋0.5)×2＝4(g/h)；净光合速率为(4.5－0.5)×2＝8(g/h)，白天光照15 h的净光合作用量是8×15＝120(g)，一昼夜葡萄糖的积累量等于15 h的光合作用实际产生量减去24 h的呼吸作用消耗量，等同于15 h的净光合作用量减去9 h的呼吸作用消耗量，即120－4×9＝84(g)。
2．(2018·安徽省皖南八校第二次联考)某同学探究绿色植物光合作用与呼吸作用的关系，设置如下图实验装置。装置中的CO2缓冲液可维持瓶内二氧化碳浓度(该装置放在20 ℃环境中)。实验开始时，针筒的读数是0.4 mL，毛细管内的水滴在位置X。回答下列问题：
(1)20分钟后，针筒的容量需要调至0.8 mL的读数，才能使水滴仍维持在X的位置。若以释放出的氧气量来代表光合作用速率，该植物的光合作用速率是________mL/h。
(2)若将该装置置于黑暗处且将小烧杯中二氧化碳缓冲液换成蒸馏水，其他条件不变，20分钟后，针筒的容量需要调至0.8 mL才能使毛细管内的水滴在位置X，那么该植物呼吸方式为__________________。
(3)如果在(1)小题实验中只增加光照强度，则针筒的容量仍需维持在0.8 mL读数处，才能使水滴在X位置。在另一相同实验装置中，若只将温度提升至30 ℃，针筒容量需要调至1.0 mL读数，才能使水滴维持在X的位置上。比较两个实验可以得出的结论是___________________________。
(4)若在(1)小题实验中该学生20分钟后观察到毛细管内的水滴仍在X位置，那么该植物叶肉细胞光合作用速率________(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸速率，原因是____________________________________________。
答案 (1)1.2 (2)有氧呼吸和无氧呼吸 (3)在上述条件下，光照不是限制光合作用速率的主要因素，而温度才是限制光合作用速率的主要因素 (4)大于 该植物体实际光合作用等于呼吸作用，但绿色植物非绿色部分只进行呼吸作用，所以叶肉细胞的光合作用速率大于呼吸速率
解析 本实验装置中的CO2缓冲液可维持瓶内的二氧化碳浓度，因此实验装置测的气体变化量表示氧气变化量。此值为表观光合速率(即净光合速率)。真正的光合作用强度＝表观光合作用强度＋呼吸作用强度。影响光合作用的环境因素有：光照强度、温度、二氧化碳浓度等。
(1)实验开始时，针筒的读数是0.4 mL，毛细管内的水滴在位置X,20分钟后，针筒的容量需要调至0.8 mL的读数，才能使水滴仍维持在X的位置，说明净光合作用是(0.8－0.4)×3 mL/h＝1.2 mL/h。
(2)若将该装置置于黑暗处且将小烧杯中二氧化碳缓冲液换成蒸馏水，其他条件不变，则该装置液滴移动是呼吸作用过程中吸收的氧气和释放的二氧化碳的量的差值导致的。20分钟后，针筒的容量需要调至0.8 mL才能使毛细管内的水滴在位置X，说明释放的二氧化碳多于吸收的氧气，故该植物呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸。
(3)如果在(1)小题实验中只增加光照强度，则针筒的容量仍需维持在0.8 mL读数处，才能使水滴在X位置，说明增加光照强度并没有改变光合作用强度，即光照不是限制光合作用速率的主要因素；在另一相同实验装置中，若只将温度提升至30 ℃，针筒容量需要调至1.0 mL读数，才能使水滴维持在X的位置上，说明温度升高，净光合速率增加，温度是限制光合作用的主要因素。
(4)若在(1)小题实验中该学生20分钟后观察到毛细管内的水滴仍在X位置，则反应前后气体压强不变，即该植物叶肉细胞光合作用速率等于植物体所有体细胞的呼吸速率，所有体细胞包括了绿色植物非绿色部分，它们只进行呼吸作用，因此该植物叶肉细胞光合作用速率大于叶肉细胞的呼吸速率。
二、“黑白瓶法”测定光合速率与呼吸速率
黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，只有呼吸作用，而白瓶既能进行光合作用又能进行呼吸作用，所以用黑瓶(无光照的一组)测得的为呼吸作用强度值，用白瓶(有光照的一组)测得的为表观(净)光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。
(1)有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。
(2)没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量＝总光合作用量。
3．下表所示是采用黑白瓶(不透光瓶—可透光瓶)法测定夏季某池塘不同深度水体中，初始平均O2浓度与24小时后平均O2浓度比较后的数据。下列有关分析正确的是( )
A．水深1 m处白瓶中水生植物24小时产生的O2为3 g/m2
B．水深2 m处白瓶中水生植物光合速率等于所有生物的呼吸速率
C．水深3 m处白瓶中水生植物不进行光合作用
D．水深4 m处白瓶中藻类植物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体
答案 D
解析 根据题意可知，黑瓶中水生植物只能进行呼吸作用，白瓶中水生植物既能进行光合作用又能进行呼吸作用，在相同条件下培养一定时间，黑瓶中所测得的数据即为正常的呼吸消耗量。由表中数据可知，在水深1 m处白瓶中水生植物产生的O2量＝3＋1.5＝4.5(g/m2)，A错误；水深2 m处白瓶中水生植物光合速率＝1.5＋1.5＝3.0[g/(m2·d)]，所有生物呼吸速率为1.5[g/(m2·d)]，B错误；水深3 m处白瓶中水生植物光合作用量等于所有生物呼吸作用量，即1.5 g/m2，C错误；水深4 m处白瓶中藻类植物能进行光合作用和呼吸作用，故白瓶中藻类植物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体，D正确。
三、“半叶法”测光合作用有机物的生产量
将叶片一半遮光，一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表呼吸作用强度值，曝光的一半测得的数据变化值代表表观(净)光合作用强度值，综合两者可计算出真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。
4．某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，做如图所示实验。在叶柄基部作环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片的光合作用速率＝(3y－2z－x)/6 g·cm－2·h－1(不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变化对叶生理活动的影响)。则M处的实验条件是( )
A．下午4时后在阳光下照射3小时再遮光3小时
B．下午4时后将整个实验装置遮光6小时
C．下午4时后在阳光下照射6小时
D．下午4时后将整个实验装置遮光3小时
答案 D
解析 依题意，光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，净光合作用速率为(y－x)/6 g·cm－2·h－1，还需测定呼吸速率，需要进行遮光处理，呼吸速率＝总光合速率－净光合速率，则呼吸速率＝(3y－2z－x)/6－(y－x)/6＝(y－z)/3 (g·cm－2·h－1)，则需要将整个装置遮光3小时，D正确。
5.某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定。如图所示，“半叶法”的原理是将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理)阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6 h后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是 mg/(dm2·h)。若M＝MB－MA，则M表示________________________________________。
答案 B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量
解析 如图所示，A部分遮光，此半片叶片虽不能进行光合作用，但可照常进行呼吸作用。B部分叶片既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。题中MB表示6 h后叶片初始质量＋光合作用有机物的总产量－呼吸作用有机物的消耗量，MA表示6 h后初始质量－呼吸作用有机物的消耗量。所以M＝MB－MA是B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量。这样，M值除以时间再除以面积就可测得真正光合速率(单位：mg/dm2·h)。
四、“叶片上浮法”探究影响光合作用的因素
利用“真空渗入法”排除叶肉细胞间隙的空气，充以水分，使叶片沉于水中。在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用的强弱。
6．图1是某高等绿色植物成熟绿叶组织在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。图2为从生长状况相同的植物叶片上剪出大小、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，其记录结果绘成的曲线图。下列分析错误的是( )
A．图1中在d点时光合速率达到最大，此时限制光合速率的主要环境因素可能是光照强度
B．图1中c点与b点相比，叶绿体中[H]的合成速率不变
C．从图2分析，bc段曲线平缓的限制因素可能是光照强度，而c点以后曲线上行，其原因最可能是NaHCO3浓度过大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢
D．适当地增加光照强度重复图2实验，b点将向下移动
答案 B
解析 图1中从a点至d点光合作用强度一直在增加，在d点时光合作用强度增长率为0，因此在该点光合作用强度达到最大值，此时CO2浓度已不再是限制因素，题干为“适宜温度下”，因此此时限制光合作用速率的主要环境因素可能是光照强度，A正确；图1中c点和b点相比，c点的光合作用强度大，叶绿体中[H]的合成速率在增加，B错误；从图2分析，bc段曲线平缓说明CO2不再是限制因素，限制因素可能是光照强度，c点以后曲线上行，其原因最可能是NaHCO3浓度过大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢，C正确；适当地增加光照强度重复图2实验，光合作用强度会增加，产生的O2更多，叶片上浮的时间更短，b点将向下移动，D正确。
五、“梯度法”探究影响光合作用的因素
用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度的装置，可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。
[特别提醒] (1)注意变量的控制手段。如光照强度的大小可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制，不同温度可用不同的恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。
(2)不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行对照实验，而应该用一系列装置进行相互对照。
(3)无论哪种装置，在光下测得的数值均为“净光合作用强度值”。
7．利用如图所示的实验装置进行与光合作用有关的实验，下列叙述正确的是( )
A．试管中收集的气体量代表了光合作用产生的氧气量
B．在光下，如果有气泡产生，可说明光合作用产生氧气
C．为了探究二氧化碳浓度对光合作用的影响，可以用不同浓度的碳酸氢钠溶液进行实验
D．为了探究光照强度对光合作用的影响，用一套装置慢慢向光源靠近，观察气泡产生速率的变化
答案 C
解析 试管中收集的气体量是光合作用的净产氧量，A错误；在光下有气泡产生不能确定是光合作用产生的氧气，B错误；为了探究二氧化碳浓度对光合作用的影响，可以用不同浓度的碳酸氢钠溶液进行实验，C正确；探究光照强度对光合作用的影响时，距光源不同距离，应设置不同装置，观察气泡产生速率的变化，D错误。
六、间隔光照法——比较有机物的合成量
光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，由于催化暗反应的酶的催化效率和数量都是有限的，因此在一般情况下，光反应的速率比暗反应快，光反应的产物ATP和[H]不能被暗反应及时消耗掉。持续光照，光反应产生的大量的[H]和ATP不能及时被暗反应消耗，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的光反应的产物，持续进行一段时间的暗反应。因此在光照强度和光照时间不变的情况下，制造的有机物相对多。
8．(2015·全国卷Ⅰ)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。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，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________，这些反应发生的部位是叶绿体的________。
(2)A、B、C三组处理相比，随着__________________________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CO2的同化量。
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 基质
(2)光照和黑暗交替频率 ATP和还原型辅酶Ⅱ
高考热点突破
1．(2018·北京高考)光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下，向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP，照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色。该反应过程中( )
A．需要ATP提供能量 B．DCIP被氧化
C．不需要光合色素参与 D．会产生氧气
答案 D
解析 光反应发生在叶绿体类囊体上，有光时，产生氧气、NADPH和ATP，A错误；DCIP照光后由蓝色逐渐变为无色，是因为DCIP被[H]还原成无色，B错误；光合作用光反应阶段需要光合色素吸收光能，C错误；光合作用光反应阶段会产生氧气，D正确。
2．(2018·江苏高考)如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成立的是( )
A．横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度
B．横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
C．横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度
D．横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
答案 D
解析 若横坐标是CO2浓度，较高温度下，呼吸速率高，较低温度下，呼吸速率低，所以甲、乙与纵坐标的交点不一样，A错误；若横坐标是温度，则随着温度的升高光合速率与呼吸速率都会表现为先升高后降低的趋势，B错误；若横坐标是光波长，则净光合曲线的变化趋势为先升高后降低，与图中甲、乙曲线变化不符，C错误；若横坐标是光照强度，较高浓度的二氧化碳有利于光合作用的进行，因此甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度，D正确。
3．(2018·全国卷Ⅱ)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)由于上层叶片对阳光的遮挡，导致下层叶片接受的光照强度较弱，因此下层叶片净光合速率达到最大值时所需要的光照强度较上层叶片低，据此分析图示可推知：A叶片是树冠下层的叶片。
(2)光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，氧气产生于光反应阶段。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，说明光反应速率不变，则净光合速率降低的主要原因是光合作用的暗反应受到抑制。
(3)绿叶中的叶绿素等光合色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，可以用无水乙醇提取叶绿素。
4．(2018·全国卷Ⅲ)回答下列问题：
(1)高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的______________上，该物质主要捕获可见光中的________________。
(2)植物的叶面积与产量关系密切，叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示，由图可知：当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均__________。当叶面积系数超过b时，群体干物质积累速率降低，其原因是____________________________________________________。
(3)通常，与阳生植物相比，阴生植物光合作用吸收与呼吸作用放出的CO2量相等时所需要的光照强度____________(填“高”或“低”)。
答案 (1)类囊体薄膜 蓝紫光和红光
(2)增加 群体光合速率不变，但群体呼吸速率仍在增加，故群体干物质积累速率降低
(3)低
解析 (1)高等植物光合作用中捕获光能的物质是叶绿素和类胡萝卜素，分布在叶绿体的类囊体薄膜上，叶绿体上的色素主要捕获红光和蓝紫光。
(2)由图可知：当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均增加；当叶面积系数大于b时，由于群体光合速率不变，而群体呼吸速率仍在增加，导致群体净光合速率降低，干物质积累速率降低。
(3)光合作用吸收的CO2与呼吸作用放出的CO2量相等时所需要的光照强度为光补偿点，一般情况下，阴生植物光补偿点比阳生植物低。
5．(2017·全国卷Ⅰ)植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制，光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。回答下列问题：
(1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低，原因是_______________。甲种植物净光合速率为0时，乙种植物净光合速率________(填“大于0”“等于0”或“小于0”)。
(2)若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，发现植物的有氧呼吸增加，原因是_____________________。
答案 (1)植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，使密闭小室中CO2浓度降低，光合速率也随之降低 大于0
(2)甲种植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，所以当O2增多时，有氧呼吸会增加
解析 (1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养，刚开始时小室内CO2浓度较高，光合作用强度大于呼吸作用强度，一段时间后，CO2浓度降低，暗反应受阻，进而使两种植物的光合速率都降低。甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的，因此当甲种植物的光合速率为0时，CO2浓度达到甲种植物的CO2补偿点，此时乙种植物光合作用强度大于呼吸作用强度，净光合速率大于0。
(2)将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，该小室内是有CO2的，植物可以进行光合作用，甲种植物在光下进行光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，所以当O2增多时，有氧呼吸会增加。
6．(2017·全国卷Ⅱ)下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。
据图回答下列问题：
(1)图中①、②、③、④代表的物质依次是____________、_______________、_______________、______________，[H]代表的物质主要是________________。
(2)B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在________(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。
(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是_____________。
答案 (1)O2 NADP＋ ADP＋Pi C5 NADH(或还原型辅酶Ⅰ)
(2)C和D (3)在缺氧条件下进行无氧呼吸
解析 (1)分析图示，A过程为光合作用的光反应阶段，B过程是光合作用的暗反应阶段。图中①为水光解产生的O2；由②和H2O产生①与NADPH([H]，即还原型辅酶Ⅱ)可知，②是NADP＋；由③转化成ATP可知，③是ADP＋Pi；由④与CO2结合生成C3可知，④为C5。呼吸作用过程中的[H]代表的物质主要是NADH(还原型辅酶Ⅰ)。
(2)光合作用的光反应阶段(A)可产生ATP，而暗反应阶段(B)不产生ATP。有氧呼吸的三个阶段都产生ATP，其中细胞质基质中进行有氧呼吸的第一阶段(C)，线粒体中进行有氧呼吸的第二和第三阶段(D)。
(3)在缺氧条件下，植物细胞可进行无氧呼吸，将丙酮酸转化成酒精。
7．(2018·全国卷Ⅰ)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。
回答下列问题：
(1)当光照强度大于a时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是____________。
(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是________，判断的依据是_________________________。
(3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是________。
(4)某植物夏日晴天中午12：00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的________(填“O2”或“CO2”)不足。
答案 (1)甲
(2)甲 种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大
(3)乙 (4)CO2
解析 (1)由曲线图可知，光照强度大于a时，甲植物的净光合速率随着光照强度的增加而增加的幅度更大，说明甲植物对光能的利用率较高。
(2)当种植密度过大时，植株的叶片会相互遮挡，植株接受的光照强度减弱，导致植物净光合速率下降。由曲线图可知，光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大。
(3)由曲线图可知，在低光照强度下，乙植物的净光合速率较高，在高光照强度下，乙植物的净光合速率明显低于甲植物，所以乙植物更适合在林下低光照强度的环境下种植。
(4)夏日晴天中午12点，温度较高，部分气孔关闭，进入叶肉细胞的CO2明显减少，抑制了暗反应，导致叶片的光合速率明显降低。
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