2022版高考生物选考江苏专用一轮总复习集训：专题6光合作用 —基础集训

这是一份2022版高考生物选考江苏专用一轮总复习集训：专题6光合作用 —基础集训，共26页。

专题6　光合作用
【考情探究】

课标解读
考情分析
备考指导
考点
考向
1
捕获光能的色素与结构
光合色素与叶绿体
考查内容:(1)本专题为高频考点,考查的知识点多涉及色素的种类与作用、叶绿体中色素的提取与分离、光合作用的过程、影响光合作用的因素、光合作用与细胞呼吸的综合等。(2)对“影响光合作用的因素”的考查最常见的是光、CO2及温度对光合作用的影响。(3)对“光合作用与细胞呼吸的综合”的考查中,包括过程综合、曲线综合与实验综合三个维度。
命题规律:(1)多以选择题形式考查光合色素的提取与分离,命题时常常结合图形分析实验涉及的内容。(2)对光合作用过程及其影响因素的考查主要以非选择题形式考查,多结合图解、曲线、表格等载体呈现试题信息。突显对结构与功能观、演绎与推理、模型与建模、实验设计、方案探讨、实验结果分析等生命观念、科学思维和科学探究素养的考查。
命题趋势:(1)主要以光合作用相关实验、曲线、表格等形式,侧重考查色素的种类、作用及其提取与分离、光合作用过程中物质和能量的变化特点、环境因素对光合速率的影响等,及将光合作用与细胞呼吸的原理相结合,考查两者之间的联系以及在生产生活中的应用。(2)对能力的考查多集中在模型分析、获取信息、综合运用等方面。
在复习时,考生要利用光合作用过程图或表对比理解光合作用中主要的生理变化以及光反应与暗反应的联系;结合同位素标记法理解光合作用反应式中的产物元素的来源;构建光照强度、二氧化碳、水、温度等因素影响光合作用的数学模型,特别是光照强度和二氧化碳浓度对光合作用影响的坐标曲线图,并能达到熟练解释图中关键点、线段的含义;准确概述光合作用与细胞呼吸之间的联系;熟练掌握叶绿体中色素的提取与分离,明确各试剂的作用等
叶绿体色素的提取与分离
2
光合作用的原理与应用
光合作用的过程
影响光合作用的因素
光合速率的测定
3
光合作用与细胞呼吸
光合作用与细胞呼吸过程综合
光合作用与细胞呼吸曲线综合

【真题探秘】

命题立意
①核心考点
本题主要考查了叶绿体中光合色素的提取与分离过程中的操作及目的。
②核心素养
科学思维:归纳与概括、批判性思维等。
科学探究:实验设计、方案实施与结果分析等。
③命题特点
基础性:考查叶绿体中光合色素的提取与分离实验。
综合性:试题从实验过程中的不同步骤进行分析、判断。
解题指导
①审题关键
注意关键词的提取,如“无水乙醇”“防止叶绿素被氧化破坏”“石英砂”“滤液细线”等。
②易错易混
没有深入理解研磨时加CaCO3的目的,以至于分不清加入的是CaO还是CaCO3。
【基础集训】
考点一　捕获光能的色素与结构
1.

如图是利用新鲜的菠菜叶进行“叶绿体中色素的提取和分离”的实验,滤液经层析后,色素带在滤纸条上的分布情况,下列说法正确的是 (　　)
A.①是叶黄素,②是胡萝卜素,它们是类胡萝卜素
B.③是叶绿素b,其含量最多
C.④的溶解度最高扩散速度最慢
D.菠菜叶如果摆放时间过长,实验中③④色素带宽度会变窄
答案　D　
2.迁移率是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标,也可用于各种色素的鉴定,迁移率=色素移动距离/溶剂移动距离。如表是叶绿体中各种色素的层析结果(部分数据),下列相关叙述错误的是 (　　)


溶剂移动距离
色素1移动距离
色素2移动距离
色素3移动距离
色素4移动距离
实验组1
7.8


1.9

实验组2
8.2


1.5

实验组3
8.0


1.4

平均移
动距离
8.0
7.6


0.8
迁移率

0.95
0.53

0.10
A.可用菠菜等绿叶蔬菜的叶片作为该实验的材料
B.色素3是叶绿素a,其迁移率为0.2
C.色素4随层析液在滤纸条上的扩散速度最快
D.色素2在滤纸条上移动的平均距离大约是4.2
答案　C　
3.用新鲜菠菜叶进行色素提取和分离的实验。下列叙述正确的是(　　)
A.色素可溶解在有机溶剂中,可用无水乙醇提取并分离色素
B.分离色素时,如发现色素带颜色过浅,应再多划几次滤液细线
C.滤纸条上4条色素带通常都是平齐的,且彼此之间的间距基本相同
D.滤纸条上距滤液细线较远的2种色素对蓝紫光有较大吸收值
答案　D　
4.为研究城市环境污染和某植物生命活动的关系,研究者测定了不同污染程度下该植物叶片光合色素的含量,实验结果如图。下列相关叙述正确的是 (　　)

A.研究者用纸层析法测定不同环境下叶片光合色素的含量
B.随污染程度的加剧,叶绿素b含量变化的程度小于叶绿素a
C.污染程度加剧使叶绿素和类胡萝卜素含量均减少
D.污染程度的加剧影响光反应阶段,单位时间内产生的ATP和[H]减少
答案　D　
考点二　光合作用的原理与应用

5.如图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。下列叙述正确的是 (　　)
A.CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能
B.CO2可直接被[H]还原,再经过一系列的变化形成糖类
C.光照强度由强变弱时,短时间内C5含量会升高
D.被还原的C3在相关酶的催化作用下,可再形成C5
答案　D　
6.在有光条件下,叶肉细胞内进行的下列生理过程,一定在叶绿体基质中进行的是 (　　)
A.二氧化碳的消耗　　　B.[H]的生成
C.氧气的产生　　　D.水的消耗
答案　A　
7.下列有关线粒体和叶绿体中代谢的叙述,错误的是 (　　)
A.叶绿体基质中可发生CO2的固定和C3的还原
B.叶绿体类囊体薄膜上能产生[H]和ATP
C.线粒体基质和内膜上都消耗O2
D.线粒体内的核糖体能合成蛋白质
答案　C　
8.科学家将离体叶绿体浸泡在pH=4的酸性溶液中不能产生ATP(见图1),当叶绿体基质和类囊体均达到pH=4时(见图2),将其转移到pH=8的碱性溶液中(见图3)发现有ATP合成。下列叙述不合理的是 (　　)

A.光可为该实验提供能量,是该实验进行的必要条件
B.该实验中叶绿体完整,保证反应过程高效、有序地进行
C.产生ATP的条件是类囊体腔中的H+浓度高于叶绿体基质
D.叶肉细胞中的叶绿体依靠水的光解产生类似于图3的条件
答案　A　
9.某同学从植物中分离得到有活性的叶绿体悬浮液。在提供必要的物质和适宜温度的条件下,测得单位时间内氧气释放量与光照强度的关系如图。下列叙述错误的是 (　　)

A.光照强度在1klx时,叶绿体悬浮液能同时进行光合作用和呼吸作用,且两者速度相等
B.光照强度在1~6klx时,光合作用强度随着光照强度的增加而不断增强
C.光照强度在6klx时,限制光合作用的内因有色素含量、酶含量等
D.如果增加叶绿体悬浮液中叶绿体的数量,a点可能向右上方移动
答案　A　
10.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 (　　)

A.光照强度低于P时,突变型的光反应强度低于野生型
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
答案　D　
11.将桑树和大豆分别单独种植(单作)或两种隔行种植(间作),测得两种植物的光合速率如图所示(注:光饱和点是光合速率达到最大值时所需的最低光照强度)。据图分析,下列叙述正确的是 (　　)

图1

图2
A.大豆植株单作开始积累有机物时的最低光照强度大于间作
B.与单作相比,间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大
C.间作虽然提高了桑树的光合速率,但降低了大豆的光合速率
D.与单作相比,间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影响
答案　A　
考点三　光合作用与细胞呼吸
12.如图是绿色植物叶肉细胞的部分代谢过程图解,下列相关叙述正确的是 (　　)

A.过程①表示光合作用暗反应,无光条件下能正常进行
B.过程②发生在细胞质基质中,所有活细胞都能进行
C.过程③表示有氧呼吸第二阶段,无氧条件下能正常进行
D.过程③产生的[H]、ATP、CO2都用于过程①
答案　B　
13.如图表示菠菜叶肉细胞光合作用与呼吸作用过程中碳元素和氢元素的转移途径,其中①~⑥代表有关生理过程。下列相关叙述正确的是(多选) (　　)

A.过程①②③不在生物膜上进行
B.参与过程②③⑤的酶种类相同
C.过程②③④⑤都有ATP产生
D.过程③产生的[H]不全都来自丙酮酸
答案　ACD　
14.如图表示高等植物细胞代谢的过程,下列相关叙述正确的是 (　　)

A.过程④⑤⑥⑦⑧产生的能量全部储存于ATP中
B.过程③④⑤⑥⑧都发生在基质中,但不一定都产生ATP
C.过程③产生的C6H12O6中的氧来自水和CO2
D.若叶肉细胞中过程②O2产生量大于过程⑦O2消耗量,则该植物体一定积累有机物
答案　B　
[教师专用题组]
【基础集训】
考点一　捕获光能的色素与结构
1.(2019黑龙江哈师大附中开学考,28,1分)图为叶绿体亚显微结构图,下列关于其结构与功能的叙述,不正确的是 (　　)

A.①和②均为选择透过性膜
B.光反应的产物有O2、NADPH、ATP
C.③上的反应需要光,不需要酶,④上的反应不需要光,需要多种酶
D.光能转变为活跃的化学能在③上进行;活跃的化学能转变为稳定的化学能在④中完成
答案　C　①②分别是叶绿体的外膜、内膜,它们都是选择透过性膜,A正确;光反应阶段,水光解产生[H](NADPH)和O2,并催化ADP和Pi生成ATP,B正确;③叶绿体类囊体薄膜上进行光反应,需要光、色素、酶等的参与,④叶绿体基质中进行暗反应,不需要光,需要多种酶的参与,C错误;③叶绿体类囊体薄膜上进行光反应,可将光能转变为活跃的化学能,④叶绿体基质中进行暗反应,将活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能,D正确。

2.如图是利用新鲜菠菜叶进行“光合色素的提取和分离”活动时得到的结果,出现该实验结果的原因可能是 (　　)
A.用70%乙醇作为提取液
B.研磨时未加SiO2
C.研磨时未加CaCO3
D.分离时层析液液面高于滤液细线
答案　C　图中结果显示叶绿素含量明显降低,若用70%的乙醇作为提取液或未加SiO2,各种色素的含量都会减少,A、B错误;研磨时未加CaCO3,导致部分叶绿素被破坏,C正确;分离时层析液液面高于滤液细线,色素会溶解到层析液中,得不到色素带,D错误。
3.如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。据图判断下列说法错误的是 (　　)

A.由图可知,类胡萝卜素主要吸收400~500nm波长的光
B.用450nm波长的光比600nm波长的光更有利于提高光合作用强度
C.由550nm波长的光转为670nm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420~470nm波长的光的利用量显著减少
答案　C　图中类胡萝卜素主要吸收400~500nm波长的光,A正确;叶绿体色素吸收450nm波长的光比600nm波长的光所占的吸收光能百分比大,故450nm波长的光更有利于提高光合作用强度,B正确;由550nm波长的光转为670nm波长的光后,色素吸收光能增强,光反应增强,C3还原加速,而CO2固定几乎未变,故叶绿体中C3的量将减少,C错误;叶绿素b主要吸收420~470nm波长的光,缺镁时叶绿素合成减少,所以植物对420~470nm波长的光的利用量显著减少,D正确。
4.(2020届黑龙江哈三中一调,35,1分)在绿叶中色素的提取与分离实验中,在滤纸中央滴一滴色素滤液,然后进行分离(如图),得到四个不同颜色的同心圆。下列说法正确的是 (　　)

A.可以用层析液提取绿叶中的光合色素
B.由外向内的第三圈呈蓝绿色,主要吸收蓝紫光和红光
C.如实验中未加CaCO3,会导致由外向内的第一、二圈颜色较浅
D.由外向内第一、二圈中的色素主要吸收红光和蓝紫光
答案　B　本题以实验为信息载体,考查了实验探究能力。试题通过对实验现象的分析,体现了科学探究素养中的结果分析要素。根据叶绿体中色素的分离原理可知,可以用层析液分离绿叶中的光合色素,提取光合色素常用无水乙醇,若用层析液提取绿叶中的光合色素,则提取效果差,且滤纸条上无色素带,A错误;根据分析可知,由外向内的第三圈是叶绿素a,呈蓝绿色,主要吸收蓝紫光和红光,B正确;光合色素的提取实验中加入CaCO3的作用是防止叶绿素被破坏,所以如果实验中未加CaCO3,叶绿素a和叶绿素b含量较少,即由外向内的第三、四圈颜色较浅,C错误;由外向内第一、二圈中的色素是胡萝卜素和叶黄素,它们主要吸收蓝紫光,D错误。
解题关键　熟记绿叶中色素的提取与分离实验的原理以及实验结果是分析解答本题的关键。
考点二　光合作用的原理与应用
5.如图为高等绿色植物光合作用图解。下列相关说法不正确的是 (　　)

A.②是氧气,可参与有氧呼吸的第三阶段
B.光合作用可分为两个阶段,光反应和暗反应阶段
C.③是C3,其在NADPH、ATP和酶的作用下,被还原形成(CH2O)和C5
D.④是ATP,在叶绿体基质中生成
答案　D　根据题图可知,在光反应阶段,水分解形成了②氧气,氧气可以参与有氧呼吸的第三阶段,A正确;光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段,B正确;③是C3,其在NADPH、ATP和酶的作用下,可被还原形成(CH2O)和C5,C正确;④是ATP,ATP在光反应阶段生成,场所是叶绿体的类囊体薄膜,D错误。
方法技巧　利用简图法理解光反应和暗反应的关系

(1)光反应为暗反应提供NADPH、ATP,暗反应为光反应提供ADP和Pi以及NADP+。(2)没有光反应,暗反应无法进行;没有暗反应,有机物无法合成,光反应也会受到抑制。
6.下列对于光合作用的发现过程及意义的叙述,不正确的是 (　　)
A.萨克斯把绿叶放置在暗处几小时,再让叶片一半曝光,另一半遮光,之后用碘蒸气处理叶片,发现曝光的一半呈深蓝色,遮光的一半没有颜色变化,证明了淀粉是光合作用的产物
B.恩格尔曼用极细的光束照射载有水绵和需氧细菌的临时装片,发现叶绿体向被光束照射到的部位集中,证明了叶绿体能够产生氧气
C.卡尔文用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用,然后追踪其放射性,发现了碳原子的转移途径为14CO2→14C3→(14CH2O)
D.鲁宾和卡门利用同位素18O分别标记CO2和H2O探究植物的光合作用,发现光合作用中的氧气来源于水
答案　D　萨克斯把绿叶放置在暗处几小时,目的是消耗掉叶片中的营养物质,然后再让叶片一半曝光,另一半遮光,之后用碘蒸气处理叶片,发现曝光的一半呈深蓝色,遮光的一半没有颜色变化,证明了淀粉是光合作用的产物,A正确;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小室内,在黑暗中用极细的光束照射水绵,发现需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中,证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧,B错误;卡尔文用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用,然后追踪其放射性,发现了碳原子的转移途径为14CO2→14C3→(14CH2O),C正确;鲁宾和卡门利用同位素18O分别标记CO2和H2O探究植物的光合作用,发现光合作用中氧气来源于水而不是CO2,D正确。
易错警示　水绵的叶绿体是光合作用的场所,不会因光束照射而集中起来,发现需氧细菌向叶绿体被光束照射的部位集中,证明了叶绿体能吸收光能,光合作用可以产生氧气。
7.科学家往小球藻培养液中通入14CO2后,分别给予小球藻不同时间的光照,结果如表。
实验组别
光照时间(s)
放射性物质分布
1
2
大量3-磷酸甘油酸(三碳化合物)
2
20
12种磷酸化糖类
3
60
除上述12种磷酸化糖类外,还有氨基酸、有机酸等
根据上述实验结果分析,下列叙述不正确的是 (　　)
A.本实验利用小球藻研究的主要是光合作用的暗反应阶段
B.每组照光后需将小球藻进行处理使酶失活,才能测定放射性物质分布
C.CO2进入叶绿体后,最初形成的主要物质是12种磷酸化糖类
D.实验结果说明光合作用产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等
答案　C　CO2是光合作用暗反应阶段的原料,A正确;每组照光后将小球藻进行处理使酶失活,其目的是终止相关的反应,这样所得结果才能准确反映光照时间内放射性物质的分布,B正确;在光合作用的暗反应过程中,CO2先进行固定,生成三碳化合物,然后是三碳化合物被还原,从表中可以看出,放射性首先出现在3-磷酸甘油酸中,C错误;表中信息显示,光合作用产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等,D正确。
8.研究者使用稳定同位素18O标记水和碳酸盐/碳酸氢盐中的氧,加入三组小球藻培养液中,记录反应起始时水和碳酸盐/碳酸氢盐中18O的比例,光照一段时间后,分别检测小球藻释放的氧气中18O的比例,实验结果如表所示。下列相关叙述,不正确的是 (　　)
组别
水中18O
的比例(%)
HCO3-和CO32-中
18O的比例(%)
反应时
间(min)
释放的O2
中18O的
比例(%)
1
0.85
0.41
45
0.84
2
0.85
0.55
110
0.85
3
0.85
0.61
225
0.85
A.小球藻光合作用所需的CO2可由HCO3-和CO32-提供
B.HCO3-和CO32-中18O的比例不同导致放氧速率不同
C.释放的O2中18O的比例不受光合作用反应时间影响
D.释放的O2中18O比例与水相近,推测氧气来自水
答案　B　由表中数据可知,小球藻释放的氧气中18O的比例与水中18O的比例变化一致,与HCO3-和CO32-中18O的比例均不一致,可以推知O2来自水中的氧,D选项正确;小球藻释放的O2中18O的比例与反应时间变化不一致,推知释放的O2中18O的比例不受光合作用反应时间影响,C选项正确;小球藻光合作用所需的CO2可由HCO3-和CO32-提供,A选项正确;表中数据不能反映放氧速率的不同,B选项错误。
9.如图为绿色植物光合作用过程示意图(图中a~g为物质,①~⑥为反应过程,物质转化用实线表示,能量转换用虚线表示)。下列有关叙述错误的是 (　　)

A.图中①表示水分的吸收,③表示水的光解
B.c为ATP,f为[H]
C.将b物质用18O标记,最终在(CH2O)中能检测到放射性
D.图中a物质主要吸收红光和蓝紫光,绿色植物能利用它将光能转换成活跃的化学能
答案　B　图中a~g分别代表光合色素、O2、ATP、ADP、NADPH([H])、NADP+、CO2,①~⑥分别代表水分的吸收、ATP的合成、水的光解、CO2的固定、C3的还原、有机物的合成,A正确,B错误;18O2H218OC18O2(CH218O),C正确;光合色素具有吸收、传递和转换光能(主要为红光和蓝紫光)的作用,D正确。

10.(2019安徽合肥高三调研,5)科学家研究小麦在适宜温度时光合作用强度与光照强度的关系,得到如图曲线,下列有关叙述,错误的是 (　　)
A.当环境温度升高时,cd段位置上移
B.a点时叶肉细胞中产生ATP的细胞器只有线粒体
C.其他条件适宜,当植物缺Mg时,b点将向右移动
D.c点之后小麦光合作用强度不再增加可能与光合色素的量有关
答案　A　因此图曲线已经是小麦在适宜温度下得到的光合作用强度与光照强度的关系,若环境温度升高,酶活性会下降,光合速率降低,cd段位置会下移,A错误;a点时,叶肉细胞只能进行呼吸作用,因此产生ATP的细胞器只有线粒体,B正确;b点表示光合速率等于呼吸速率时对应的光照强度,因此当植物缺Mg时,叶绿素的合成受阻,导致光合作用强度降低,要让光合作用和呼吸作用强度相等,就必须增加光照强度以提高光合作用强度,所以b点将向右移动,C正确;c点对应的光照强度是光饱和点,该点之后光合作用强度不再随光照强度增大而增大,此时影响因素可能是叶绿体中色素的含量、酶的量、CO2浓度等,影响因素不再是光照强度,D正确。
考点三　光合作用与细胞呼吸
11.如图所示为甘蔗一叶肉细胞内的系列反应过程,下列有关说法正确的是 (　　)

A.过程①中叶绿体中的四种色素都主要吸收蓝紫光和红光
B.过程①产生[H],过程②消耗[H],过程③既产生也消耗[H]
C.过程②只发生在叶绿体基质中,过程③只发生在线粒体中
D.若过程②的速率大于过程③的速率,则甘蔗的干重就会增加
答案　B　过程①②③④分别为光反应、暗反应、细胞呼吸和ATP的利用。光反应中叶绿素主要吸收蓝紫光和红光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,A错误;光反应产生的[H]用于暗反应中三碳化合物的还原,有氧呼吸的第一、二阶段产生[H],用于有氧呼吸第三阶段氧气的还原,B正确;暗反应只发生在叶绿体基质中,细胞呼吸可发生在细胞质基质和线粒体中,C错误;只有当叶肉细胞的光合作用大于该植株所有细胞(根、茎、叶等)的呼吸作用时,甘蔗的干重才可增加,D错误。
12.以测定的CO2吸收量与释放量为指标,研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响,结果如图所示。下列分析正确的是 (　　)

A.光照相同时间,35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等
B.光照相同时间,在20℃条件下植物积累的有机物的量最多
C.温度高于25℃时,光合作用制造的有机物的量开始减少
D.两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等
答案　A　该图中两条曲线分别表示光照下二氧化碳的吸收量(即植物积累的有机物量)和黑暗中二氧化碳的释放量(呼吸作用),因此,光合作用制造的有机物量应该是两条曲线的数值之和。35℃时光合作用制造的有机物的量为(3+3.5)mg/h,30℃时光合作用制造的有机物的量为(3.5+3)mg/h,故光照相同时间,35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等,A正确;制造有机物最多的温度不是25℃而是30~35℃,有机物积累量最多的温度是25℃,B、C错误;光合作用制造的有机物与呼吸作用消耗的有机物的量相等的点应该是光照下植物不吸收二氧化碳的点,而不是图中两条曲线的交点,D错误。
13.(2020届河北石家庄辛集中学期初,30)如图表示某高等绿色植物体内的生理过程,有关分析不正确的是 (　　)

A.阶段Ⅰ生成的[H]可作为还原剂用于⑥过程生成水
B.Ⅲ的某些反应阶段能够在生物膜上进行
C.过程③进行的场所是叶绿体基质
D.影响过程Ⅱ的外界因素主要是CO2浓度和温度
答案　A　图中Ⅰ是光反应,Ⅱ是暗反应,Ⅲ是细胞呼吸过程;阶段Ⅰ生成的[H]只能用于暗反应,不能作为还原剂用于细胞呼吸,A错误;有氧呼吸的第三阶段在线粒体内膜上进行,B正确;过程③是CO2的固定,发生的场所是叶绿体基质,C正确;影响过程Ⅱ暗反应的外界因素主要是CO2浓度和温度,D正确。
14.(2020安徽淮北一模,6)绿色植物光合作用和呼吸作用之间的能量转换如图所示,图中①~⑥代表物质,有关叙述错误的是 (　　)

A.植物光反应可把太阳能转变为活跃的化学能贮存在①中
B.叶绿体中的NADPH和线粒体中的NADH都具有还原性
C.给植物提供H218O,短时间内生成的O2和CO2均可含18O
D.物质④在叶绿体基质中合成,在线粒体基质中分解
答案　D　图中①为ATP,②为ADP和Pi,③为O2,④是葡萄糖,⑤是ATP,⑥代表ADP和Pi。植物光反应可把太阳能转变为活跃的化学能贮存在①ATP中,A正确;叶绿体中的NADPH参与C3的还原,线粒体中的NADH与氧结合生成水,二者都具有还原性,B正确;给植物提供H218O,H218O参与光反应生成的18O2,H218O参与有氧呼吸的第二阶段生成C18O2,因此短时间内生成的O2和CO2均可含18O,C正确;物质④为葡萄糖,在叶绿体基质中合成,在细胞质基质中分解,D错误。
15.如图所示,图1为某绿色植物细胞内部分代谢活动图解,其中①~⑤表示代谢过程,A~F表示代谢过程中产生的物质;图2为该植物在CO2浓度为0.03%、温度及其他条件适宜且恒定的情况下O2释放速率曲线。回答有关问题:

图1

图2
(1)图1中,A的移动方向从类囊体薄膜到　　　　　　,F代表的物质是　　　　　　。 
(2)图1中,代表有氧呼吸中释放能量最多的过程是　　　(填序号)。图2中a点能发生图1中的生理过程有　　　　　　　(填序号)。 
(3)图2中d点时限制光合作用速率的主要环境因素是　　　　　　。与b点相比,c点光反应生成[H]的量　　　　(填“较少”“相等”“较多”)。 
(4)在图2实验的环境条件下,若每天光照12小时,则平均光照强度至少要大于　　klx时,植株才能够正常生长。 
答案　(1)叶绿体基质　丙酮酸　(2)③　③④⑤　(3)CO2浓度　较多　(4)4
解析　(1)图1中,A表示[H]和ATP,B表示ADP和Pi,C表示氧气,D表示二氧化碳,E表示[H],F表示丙酮酸。①表示光反应,②表示暗反应,③表示有氧呼吸的第三阶段,④表示有氧呼吸的第二阶段,⑤表示有氧呼吸的第一阶段。A([H]和ATP)可产生于光反应阶段,在暗反应中消耗,因此A的移动方向是从类囊体薄膜到叶绿体基质。(2)图1中,有氧呼吸中释放能量最多的过程是有氧呼吸第三阶段,即③。图2中a点无光,只能进行呼吸作用,即只发生③④⑤过程。(3)d点时光合作用达到饱和,不再受光照强度的影响,主要受外界的CO2浓度影响。与b点相比,c点光照更强,光反应产生的[H]的量更多。(4)呼吸作用速率为2mmol/h,晚上消耗的O2为12×2=24mmol,植株光合作用需积累有机物才能生长,即12小时光照植株释放的O2量应大于24mmol,因此植株氧气释放速率至少大于24/12=2mmol/h时(光照强度为4klx),植株才能生长。
综合篇
【综合集训】
提升一　“模型法”分析环境条件骤变对光合作用过程中各物质变化的影响
1.

某实验员在各项环境因素适宜时,进行光反应和暗反应之间的关系探究,在短时间内他改变了某一条件,得到如图所示的实验结果,则他改变的条件最可能是 (　　)
A.停止光照　　　B.提高温度
C.增加O2浓度　　　D.降低CO2浓度
答案　A　
2.在条件适宜的情况下,用自然光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,突然改用光照强度与自然光相同的绿色光照,瞬间叶绿体中的物质所发生的变化是 (　　)
A.ATP含量下降　　　B.C3含量下降
C.合成C5的速率加快　　　D.[H]含量上升
答案　A　
3.如图所示为光合作用C3和C5的含量在a和b两种不同条件下的变化曲线,下列相关叙述错误的是 (　　)

A.图示包括暗反应中CO2的固定和C3的还原
B.a条件可能是CO2供应不足,b条件是光照强度降低
C.若减少CO2供应,则光反应速率因所需ADP不足而随之降低
D.农业生产上增产的措施有适当增强光照强度、增大CO2浓度等
答案　B　
提升二　细胞代谢的“三率”的判断与计算
4.如图是将植物栽培在密闭玻璃温室中,用红外线测量仪测得室内的CO2浓度与时间的关系曲线。下列叙述正确的是 (　　)

A.该植物在6:00前和18:00后只进行呼吸作用
B.f~h段光合速率大于呼吸速率
C.光合速率与呼吸速率相等的点是g和i
D.若该植物不能正常生长,则是因为叶肉细胞的呼吸作用强于光合作用
答案　B　
5.取三个玻璃瓶,两个用黑胶布包上,并包以锡箔,记为A、B瓶,另一个白瓶记为C瓶,其中B、C瓶中放入长势良好的同种植物。从待测的水体深度取水,保留A瓶以测定水中原来的溶氧量(初始值)。将B、C瓶沉入取水深度,经过一段时间,将其取出,并进行溶氧量的测定。错误的一项是 (　　)
A.有初始值的情况下,黑瓶中氧气的减少量为有氧呼吸量
B.有初始值的情况下,白瓶中氧气的增加量为净光合作用量
C.没有初始值的情况下,白瓶中测得的现有氧气量与黑瓶中测得的现有氧气量之和即总光合作用量
D.没有初始值的情况下,白瓶中测得的现有氧气量与黑瓶中测得的现有氧气量之差即总光合作用量
答案　C　
[教师专用题组]
【综合集训】
提升一　“模型法”分析环境条件骤变对光合作用过程中各物质变化的影响
1.一定浓度的NaHSO3溶液喷洒到小麦的叶片上,短期内检测到叶绿体中C3的含量下降,C5的含量上升。NaHSO3溶液的作用可能是 (　　)
A.促进叶绿体中CO2的固定　B.抑制叶绿体中C3的还原
C.促进叶绿体中ATP的合成　　　D.抑制叶绿体中有机物的输出
答案　C　暗反应包括CO2的固定和C3的还原,前者使C3含量上升、C5含量下降,后者使C3含量下降,C5含量上升。促进光反应中ATP的合成可以促进C3的还原,C正确。

2.如图表示在夏季晴朗的白天,植物细胞内C3和C5的相对含量随一种环境因素的改变而变化的情况,下列对这一环境因素改变的分析正确的是 (　　)
A.突然停止光照　　　B.突然增加CO2浓度
C.降低环境温度　　　D.增加光照强度
答案　D　突然停止光照,光反应产生的[H]和ATP减少,被还原的C3减少,生成的C5减少,而CO2被C5固定形成C3的过程不变,故C3的相对含量将增加,C5的相对含量将减少,A错误;突然增加CO2浓度,CO2被C5固定形成C3的量增加,消耗的C5量增加,C3还原速率不变,植物细胞内C3相对含量增加,C5相对含量减少,B错误;降低环境温度,CO2固定速率和C3还原速率均下降,C5的相对含量不会大幅度地增加,C错误;增加光照强度,光反应产生的[H]和ATP增加,被还原的C3增加,生成的C5增加,而CO2被C5固定形成C3的过程不变,故C3的相对含量将减少,C5的相对含量将增加,D正确。
3.(2020届河南南阳开学考,24,1分)在光照最强的夏季的中午,绿色植物的光合作用强度反而会降低。此时,细胞内C3、C5以及ATP含量的变化依次是 (　　)
A.增加、减少、减少
B.减少、增加、增加
C.减少、增加、减少
D.增加、减少、增加
答案　B　本题以光合作用“午休”现象为素材,考查运用所学知识对生物学问题进行解释、判断的能力;试题对强光下光合作用过程中物质含量变化进行分析,体现了科学思维素养。夏季中午,由于光照过强、温度过高,部分气孔关闭,吸收二氧化碳减少,根据卡尔文循环的图解可推断:二氧化碳减少时,C5化合物与二氧化碳结合减少,C3化合物生成量减少,C5化合物积累,导致C5增加;由于C3化合物生成量减少,导致光反应产生的ATP的消耗量减少,ATP含量增加。B正确,A、C、D错误。
知识归纳　影响光合作用的环境因素包括:光照强度、温度、二氧化碳浓度等,其中光照强度主要影响光合作用的光反应阶段;温度主要影响光合作用过程中酶的活性;而二氧化碳浓度影响光合作用暗反应阶段中的二氧化碳的固定。
4.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的值减小
B.突然中断CO2供应,会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大
C.突然将红光改变为绿光,会暂时引起叶绿体基质中C3/C5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
答案　B　突然中断CO2供应,导致CO2的固定速率降低,叶绿体中C5含量增加、C3含量减少,因此会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值增加,A错误;突然中断CO2供应,导致C3含量减少,进而使ATP和[H]含量增多,所以暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增加,B正确;突然将红光改变为绿光,光能利用率降低,ATP和[H]含量减少,进而使C3含量增多、C5含量减少,因此会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值增加,C错误;突然将绿光改变为红光后光能利用率提高,ATP和[H]含量增加,ATP/ADP的值增加,D错误。
方法技巧　光合作用过程中,突然改变条件,相关物质的变化,应从其来源和去向两方面考虑。如:突然中断CO2供应,CO2的固定速率降低,C3的合成减少,而C3的还原仍在进行,导致C3含量减少,C5含量增加。
提升二　细胞代谢的“三率”的判断与计算
5.(2020届福建福州一中开学考,10)将状况相同的某种绿叶分成四等组,在不同温度下分别暗处理1h,再光照1h(光强相同),测其重量变化,得到如表的数据,正确的是 (　　)
组别
一
二
三
四
温度/℃
27
28
29
30
暗处理后重量变化/mg
-1
-2
-3
-1
光照后与暗处理前重量变化/mg
+3
+3
+3
+1
A.该植物光合作用的最适温度约是27℃
B.该植物呼吸作用的最适温度约是29℃
C.27~29℃下的净光合速率相等
D.30℃下的真正光合速率为2mg/h
答案　B　暗处理后减少的重量为呼吸消耗的量,光照后与暗处理后的变化量为净光合量,即光照后与暗处理前的重量变化+暗处理后重量变化;总光合速率=光照后与暗处理前的重量变化+2×暗处理后重量变化。27~29℃总光合速率依次为:3+2×1=5mg/h;3+2×2=7mg/h;3+3×2=9mg/h,A错误;图表中该植物在29℃之前呼吸速率上升,29℃之后呼吸速率下降,故呼吸作用的最适温度约是29℃,B正确;净光合量=光照后与暗处理前的重量变化+暗处理后重量变化,27~29℃下的净光合速率依次为3+1=4mg/h;3+2=5mg/h;3+3=6mg/h,C错误;30℃下的真正(总)光合速率为1+2×1=3mg/h,D错误。
6.如图表示在适宜温度和CO2浓度下的大棚中,光照强度对某植物光合作用的影响。下列有关说法正确的是 (　　)

A.光照强度为D时,光反应最强,细胞中的ATP大量积累
B.B点时叶肉细胞的光合作用强度大于呼吸作用强度
C.植物细胞呼吸产生的CO2总量=S2+S4
D.大棚用红色或蓝紫色薄膜对提高棚内植物的产量最有效
答案　B　图中A点是黑暗条件,植物在黑暗条件下只进行呼吸作用,B点是光补偿点,D点是光饱和点,D点时,光反应达到最强,但此时暗反应利用的ATP量也最多,ATP量处于动态平衡,不会大量积累,A错误;B点时,整株植物的光合作用强度等于呼吸作用强度,植物有些部位如根等不能进行光合作用,只进行呼吸作用,叶肉细胞是进行光合作用的主要部位,故B点时叶肉细胞的光合作用强度大于呼吸作用强度,B正确;植物细胞呼吸产生的CO2总量为S1+S2+S4,C错误;类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,也可以吸收其他波长的光,故为提高大棚植物的光合作用,应选用无色透明的薄膜,D错误。
7.用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙,同时从某池塘水深0.5m处的同一位置取满水样,立即测定甲瓶中的氧气含量,并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜后取出玻璃瓶,分别测定两瓶中的氧气含量,结果如下(不考虑化能合成作用)。有关分析合理的是 (　　)
透光玻璃瓶甲
透光玻璃瓶乙
不透光玻璃瓶丙
4.9mg
5.6mg
3.8mg
A.丙瓶中浮游植物的细胞产生[H]的场所是细胞质基质和线粒体内膜
B.在一昼夜内,丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为1.1mg
C.在一昼夜后,乙瓶水样的pH比丙瓶的低
D.在一昼夜内,乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量约为1.1mg
答案　B　丙瓶内无光,其中的浮游植物只进行呼吸作用,产生[H]的场所有细胞质基质和线粒体基质,A错误;丙瓶消耗的氧气可代表浮游植物的呼吸消耗,约为4.9-3.8=1.1mg,B正确;乙瓶植物光合作用产生O2,CO2减少,丙瓶植物消耗O2,CO2增多,因此乙瓶水样的pH比丙瓶的高,C错误;乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量约为净光合作用释放氧气量+呼吸作用消耗氧气量=5.6-4.9+1.1=1.8mg,D错误。
解后反思　由题中实验设计可以看出,甲瓶中的氧气含量可作为乙和丙的对照,乙中氧气含量增加,这是光合作用强度大于呼吸作用强度积累的,即净光合作用量;由于丙为不透光的玻璃瓶,因此消耗的氧气可代表浮游植物的呼吸消耗。
8.将若干生长状况相同的某植株平均分成6组,设置不同的温度,每组黑暗处理6h,然后给予适宜白光照射6h,在暗处理后和光照后分别截取同等面积的叶圆片,烘干称重,获得下表数据。请根据表中数据分析,下列有关说法正确的是 (　　)
温度(℃)
15
20
25
30
35
40
黑暗后叶圆片干重(mg/dm2)
4.25
4.00
3.50
2.75
2.00
1.50
光照后叶圆片干重(mg/dm2)
6.00
6.50
6.75
6.50
5.50
4.50
A.若每天交替光照、黑暗各12小时,则30℃时该植物积累的有机物最多
B.若昼夜不停地光照,则25℃时为该植物生长的最适宜温度
C.若将实验中白光突然改为强度相同的红光,则短时间内,植株叶绿体中C3上升
D.该实验结果由于缺乏黑暗处理前的叶圆片的干重数据,故无法得出呼吸量的数据
答案　D　每天交替光照、黑暗各12小时,该植物积累的有机物应为光照时积累的有机物减去黑暗中消耗的有机物,设处理前叶圆片干重为Xmg/dm2,则各温度下Xmg/dm2与黑暗后叶圆片干重的差值代表呼吸作用消耗的有机物,光照后叶圆片干重与黑暗后叶圆片干重之差代表光照时积累的有机物,25℃时该植物积累的有机物为光照时的积累量-黑暗时的消耗量=V净·t光-V呼·t暗=6.75-3.506×12-X-3.506×12=13.5-2X,同理,30℃时该植株积累的有机物量为13-2X,因此25℃时该植物积累的有机物最多,A错误,D正确;昼夜不停地光照,设时间为t,30℃时光照时积累的有机物最多,即有机物积累量=V净·t=6.50-2.756×t=3.756t,30℃为该植物生长的最适宜温度,B错误;红光有利于光反应产生较多的ATP、[H],利于C3的还原,将实验中白光突然改为强度相同的红光,则短时间内,植株叶绿体中C3下降,C错误。
9.(2020陕西咸阳期末)如图是探究绿色植物光合作用速率的实验示意图。该装置放置在20℃环境中,实验开始时,针筒的读数是0.2mL,毛细管内的水滴在位置X,30min后,针筒的容量需要调至0.6mL的读数,才能使水滴仍维持在X的位置。据此回答下列问题:

(1)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)与植物的实际光合速率相比,用上述装置所测得的光合作用速率数值　　　　(填“偏高”“偏低”或“相同”),原因是　　　　　　　　　　　　　。 
(3)若在该植物的叶片上涂上一层凡士林,光合作用的速率会大幅度下降,这一做法主要限制了光合作用的　　　　反应阶段。 
(4)如果在原实验中只增加光照强度,则针筒的容量仍维持在0.6mL读数处。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0.8mL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结论:　　　　　　　　。 
(5)利用无水乙醇提取该植物叶片中的色素,经过层析,在滤纸上可出现黄绿色、蓝绿色、黄色、橙黄色的色素带,这些色素依次是　　　　　　　　　　　,它们分布在叶绿体　　　上。 
答案　(1)0.8　(2)偏低　植物同时进行呼吸作用,消耗了氧气　(3)暗　(4)在这两个实验中,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　(5)叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素　类囊体薄膜(或基粒)
解析　本题考查与光合作用相关的实验探究。(1)根据题意,烧杯中的碳酸氢钠溶液能保持容器内CO2浓度的平衡,故针筒移动的距离代表植物通过光合作用释放出的氧气量。针筒的起始读数为0.2mL,30min后若使水滴位置不变,针筒容量需调整为0.6mL,则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(0.6-0.2)mL÷(30÷60)h=0.8(mL/h)。(2)由于植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用,光合作用产生的氧气一部分用于植物本身的呼吸,一部分释放到细胞外,故题述装置测得的光合作用速率低于植物实际的光合作用速率。(3)凡士林能封闭气孔,阻止叶片对CO2的吸收,影响植物光合作用暗反应中CO2的固定,从而影响光合作用。(4)根据题意可知,只增加光照强度,植物光合作用速率不变,说明光照强度不是其限制因素。将温度提升至30℃,针筒容量需要调至0.8mL读数,才能使水滴维持在X的位置上,说明适当升高温度后,植物光合作用速率增加,故在这两个实验中,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。(5)植物光合色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中,故可利用无水乙醇提取该植物叶片中的色素,经过层析,在滤纸上可出现黄绿色、蓝绿色、黄色、橙黄色的色素带,这些色素依次是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素,它们分布在叶绿体的类囊体薄膜(或基粒)上。
解题关键　题干是30min的实验数据,而该植物的光合作用速率意境为mL/h,需要单位换算才能得出正确答案。