专题10 光合作用与能量转化（知识点串讲）-2021-2022学年高一生物上学期期末考点大串讲（人教版2019必修1）（解析版）学案

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重难点索引：
1.叶绿体内的色素与吸收光谱
2.光合作用过程分析
3.影响光合作用速率的环境因素及其应用
4.叶绿体中色素的提取与分离实验
重点1：叶绿体内的色素与吸收光谱
1.图解
(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；叶绿素主要吸收红橙光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
(2)两类色素除吸收上述各类光外，对其他各类光也有不同程度的吸收，但对绿光吸收最少，故对阳光而言，最有效的光是白光，最无效的光是绿光。
2．实践应用
(1)温室大棚用无色薄膜最有效。
(2)实验中黑暗处理消耗有机物时需在有光条件下操作、观察，最好选用绿灯，而不能选红灯或其他颜色的灯，这样对实验影响最小。
【特别提醒】 影响叶绿素合成的因素：(1)光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。
(2)温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。
(3)必需元素：叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，叶变黄。
例1．（2021春•广安期末）如图是绿色植物光合作用过程中叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱图。据图分析下列叙述错误的是（ ）
A．光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示
B．叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，而绿光吸收量最少被反射出来，所以叶片呈绿色
C．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
D．叶片在640～660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
【解答】解：A、由于光反应产生的[H]和ATP能用于暗反应，暗反应要吸收CO2，所以光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示，A正确；
B、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，叶绿素和类胡萝卜素基本不吸收绿光被反射出来，所以叶片呈现绿色，B正确；
C、类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，几乎不吸收红光，所以几乎不能利用红光来合成光反应中的ATP，C错误；
D、640～660nm波长主要是红光区域，该区域的光可被叶绿素吸收利用，因此叶片在640～660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D正确。
故选：C。
例2．（2021春•柯桥区期末）光照是绿色植物进行光合作用的必要条件，以下对绿色植物光合作用最有效的一组光是（ ）
A．红光和黄绿光B．红光和蓝紫光
C．红光和橙光D．黄光和蓝紫光
【解答】解：光能是通过光合色素吸收、传递和转化的，绿色植物中的光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素，其中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。因此，对绿色植物光合作用最有效的一组光是红光和蓝紫光。
故选：B。
重点2：光合作用过程分析
1.光合作用过程图解及分析
2.光照和CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、[H]、ATP和O2及(CH2O)含量的影响
【特别提醒】
(1)以上各物质含量的变化是在外界条件改变的短时间内发生的，且是相对含量的变化。
(2)C3和C5总是相反的变化，而C5、[H]、ATP的变化是一致的。
例3．（2021春•杜集区校级期末）下列关于光合作用光反应与暗反应的叙述，正确的是（ ）
A．暗反应不需要光照，所以植物在没有光照的环境下也能大量合成（CH2O）
B．光反应产生的ATP用于CO2的固定用于（CH2O）的合成
C．停止光照或提高CO2浓度均可在短时间内使C3含量增加
D．光照时间相同时，间隔一定时间光照比一直光照产生的（CH2O）少
【解答】解：A、光合作用合成（CH2O）需要光反应为暗反应提供ATP和[H]，必须有光照条件，A错误；
B、二氧化碳的固定不需要消耗ATP，光反应产生的[H]和ATP用于暗反应中的三碳化合物的还原过程，B错误；
C、停止光照，光反应停止，[H]和ATP生成停止，三碳化合物的还原受阻，短时间内其来路不变，结构导致三碳化合物的含量上升；提高CO2浓度，二氧化碳的固定加快，三碳化合物的生成增加，短时间内其去路不变，最终导致三碳化合物的含量上升，C正确；
D、光照时间相同时，间隔一定时间光照有利于光反应产物及时被消耗，故比一直光照产生的（CH2O）多，D错误。
故选：C。
例4．（2021春•龙凤区校级期末）如图是生活在一定环境中的绿色植物光合作用部分过程图解，其中A、B、C表示三种化合物，a、b表示两个生理过程，相关叙述错误的是（ ）
A．该过程发生的场所是叶绿体基质
B．C物质可以作为b过程的还原剂
C．无光条件利于此过程的进行
D．CO2浓度突然降低会导致B物质含量降低
【解答】解：A、图示表示光合作用的暗反应阶段，发生在叶绿体基质中，A正确；
B、图中C是光反应产生的[H]，可以作为三碳化合物还原过程b的还原剂，B正确；
C、暗反应有光无光都可以进行，但前提是存在光反应产生的[H]和ATP，无光条件下不能进行光反应，不能产生[H]和ATP，不利于暗反应进行，C错误；
D、CO2浓度突然降低，则CO2的固定速率减慢，短时间内的C3还原速率不变，故短时间内三碳化合物B的含量减少，D正确。
故选：C。
重点3：影响光合作用速率的环境因素及其应用
1.光合作用时间
光合作用时间越长，制造的有机物越多，因此在农业生产中可通过延长作物的生育期或改变耕作制度以提高光能利用率，如将一年一熟制改为一年两熟制。
2．光合作用面积
(1)光合作用速率与叶面积的关系。
(2)曲线所表述的含义。
OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用面积的饱和点。之后随叶面积的增大，光合作用量不再增加，原因是有很多叶被遮挡在光补偿点以下。
OB段干物质量随光合作用增加而增加，而由于A点以后光合作用量不再增加，而叶片随叶面积的不断增加，OC段呼吸量不断增加，所以干物质积累量不断降低如BD段。植物的叶面积指数不能超过D点，若超过D点，植物将入不敷出，无法生活下去。
(3)应用：在农业生产中，通过合理密植、适当间苗、修剪以增加有效光合作用面积，提高光能利用率。
3．光照强度
(1)光合作用速率与光照强度的关系。
(2)曲线所表述的含义。
A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量表明此时的呼吸强度。
AB段表明随光照强度加强，光合作用逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，有一部分CO2用于光合作用；到B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度，称B点为光补偿点(植物白天光照强度应在光补偿点以上，植物才能正常生长)。
BC段表明随光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了。C点为光合作用的光饱和点。
(3)应用：增加光照强度，阴生植物和阳生植物的间作套种都可提高光能利用率。
4．CO2浓度
(1)光合作用速率与CO2浓度的关系。
(2)曲线表述的含义。
在一定范围内，随CO2浓度的增大，光合作用强度增加。在A点时，光合作用吸收的CO2量等于细胞呼吸释放的CO2量，称为CO2补偿点。B点时光合作用强度达最大值，称为CO2饱和点。
(3)应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”的方式，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光能利用率。
5．必需矿质元素
(1)必需矿质元素与光合作用速率的关系。
(2)曲线表述的含义。
在一定范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物光合作用速率下降。
(3)应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可以提高作物的光能利用率。
例5．（2021春•裕安区校级期末）如图表示30℃时，葡萄和草莓植株在不同光照强度条件下CO2吸收量的变化曲线。下列叙述正确的是（ ）
A．N点时草莓植株的总光合速率为8mg•m﹣2•h﹣1
B．对草莓植株而言，若白天和黑夜的时间各为12h，则平均光照强度在Xklx以上才能正常生长
C．已知葡萄植株光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25℃和30℃，若将环境温度改变为25℃，其他条件不变，则P点将右移
D．光照强度为Yklx时，葡萄植株光合作用合成有机物的量少于草莓
【解答】解：A、二氧化碳的吸收量可以代表净光合速率，则由图可知，N点草莓的净光合速率为6mg•m﹣2•h﹣1，A错误；
B、草莓CO2释放量为1，若白天和黑夜的时间各为12h，则草莓光合作用时间为12小时，呼吸作用时间为24小时，当CO2吸收量超过1时，光合作用积累的有机物才能弥补呼吸作用消耗的有机物，因此平均光照强度在Xklx（光补偿点） 以上才能使该植物正常生长，B正确；
C、图表是在30℃条件下测定的，此时是呼吸作用的最适温度，将温度改为25℃，光合速率升高，呼吸速率下降，P为葡萄光合速率等于呼吸速率时所需的光照强度，则P点左移，C错误；
D、真正光合速率＝净光合速率+呼吸速率。光照强度为Yklx时葡萄和草莓净光合速率相等，但葡萄的呼吸作用速率较高，故葡萄植株光合作用合成有机物的量多于草莓，D错误。
故选：B。
例6．（2021春•辽宁期末）某兴趣小组进行探究影响光合作用强度的因素的实验。将内部气体逸出的直径相同的圆形小叶片各10片放入装有富含CO2的清水的小烧杯中。以5W的LED灯作为光源，移动LED灯调节其与小烧杯的距离，分别在10℃、20℃和30℃下进行实验，观察并记录不同距离下单位时间各实验装置中圆形叶片浮起的数量，结果如图。下列叙述错误的是（ ）
A．光照前，将内部气体逸出的圆形小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用
B．该实验的自变量是温度和光照强度，C点的限制因素是光照强度
C．B点条件下叶片不能进行光合作用
D．若在缺镁的培养液中进行此实验，则B点向左移动
【解答】解：A、进行实验前让圆形叶片内部的气体逸出，并且放置在黑暗处清水中，其目的是防止光合作用产生的氧气对实验结果的影响，A正确；
B、据图可知，该实验的自变量为温度和光照强度，C点三条曲线重合，说明温度不再是限制因素，该点的限制因素为光照强度，B正确；
C、B点没有上浮的叶片，说明达到了光补偿点，即该植物光合作用强度等于呼吸作用强度，所以B点时叶片能进行光合作用，C错误；
D、若在缺镁培养液中进行此实验，会导致叶片中叶绿素的含量下降，从而使相同光照时的光合作用强度降低，此时若要光合速率＝呼吸速率，应增大光照强度，因此B点应左移，D正确。
故选：C。
例7．（2021春•萨尔图区校级期末）为探究影响光合作用强度的因素，将同一品种玉米苗置于25℃条件下培养，实验结果如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．此实验有三个自变量
B．D点比B点CO2吸收量高原因是光照强度大
C．实验结果表明，在土壤含水量为40%﹣60%的条件下施肥效果明显
D．制约C点时光合作用强度的因素主要是光照强度
【解答】解：A、据图可知，此实验有土壤含水量、光照强度和是否施肥共三个自变量，A正确；
B、D点与B点之间的自变量是光照强度，所以D点比B点CO2吸收量高的原因是光照强度大，B正确；
C、不管光强是200lux或者800lux，在土壤含水量在20%～40%的条件下施肥和没施肥是一样的，而在土壤含水量在40%～60%的条件下施肥，明显施肥效果显著，C正确；
D、据图可知，C点和D点光强相同，而C含水量为20%，D含水量为60%，说明C点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是土壤含水量，D错误。
故选：D。
例8．（2021春•东至县校级期末）绿色植物叶肉细胞的光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，在光合作用过程中，若突然停止光照则短时间内有关物质的以下变化，正确的是（ ）
A．C3升高，C5下降B．ATP升高，NADPH下降
C．ADP升高，C3下降D．NADPH下降，C5上升
【解答】解：正在进行光合作用的叶肉细胞突然停止光照，光反应阶段的产物ATP和NADPH都会下降，而C3化合物由于ATP和NADPH的减少而还原速率下降，从而造成C3含量升高，同时C5生成减少，而CO2固定还可以进行一段时间，因此C5下降。
故选：A。
重点4：叶绿体中色素的提取与分离实验
1.实验过程
2．注意问题
(1)关键词语与试剂对应关系不能混淆。
提取色素——无水乙醇。
分离色素——层析液。
(2)
A为绿色，因为吸收绿光最少而透过；B为红色，此为荧光现象。
(3)用丙酮或其他有机溶剂代替无水乙醇提取色素，但丙酮有毒，研磨时需采取措施防止挥发；也可用汽油代替层析液进行层析；可用其他绿色叶片代替菠菜，但不能用大白菜等不含叶绿素的材料。
(4)色素提取液呈淡绿色的原因分析。
①研磨不充分，色素未能充分提取出来。
②称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素浓度小。
③未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。
例9．（2021春•丽江期末）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．甲、乙、丙和丁分别为叶绿素b、叶绿素a、叶黄素和胡萝卜素
B．秋冬季节银杏树叶片中色素丙和丁明显减少
C．提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发
D．四种色素中，甲和乙主要吸收蓝紫光
【解答】解：A、通过分析可知，甲、乙、丙和丁分别为叶绿素b、叶绿素a、叶黄素和胡萝卜素，A正确；
B、秋冬季节银杏树叶片中叶绿素含量较低，所以色素甲和乙明显减少，B错误；
C、提取色素时加入碳酸钙是为了保护叶绿素，C错误；
D、四种色素中，甲和乙即叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，D错误。
故选：A。
例10．（2021春•让胡路区校级期末）下列有关“叶绿体中色素的提取和分离”实验的叙述正确的是（ ）
A．在研磨过程中加入SiO2的目的是防止色素被破坏
B．用70%的酒精溶液提取叶片中的色素
C．画滤液细线要直、细、齐，待滤液干后，再画一两次
D．色素带的宽度反映了色素在层析液中溶解度的大小
【解答】解：A、在研磨过程中加入SiO2的目的充分研磨，A错误；
B、用无水乙醇提取叶片中的色素，B错误；
C、画滤液细线时，要画得细、直、匀，而且含有的色素要多，待滤液干后，再画一两次，C正确；
D、色素带的宽度反映了色素的含量，D错误。
故选：C。
一、单项选择题（共16小题，每小题3分，共48分）
1．（2021春•南岗区校级期末）某研究小组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析（从下至上）。则与正常叶片相比，实验结果是（ ）
A．光吸收差异显著，色素带缺第2条
B．光吸收差异不显著，色素带缺第2条
C．光吸收差异不显著，色素带缺第3条
D．光吸收差异显著，色素带缺第3条
【解答】解：叶绿体色素有四种，经纸层析法得到的色素带从上至下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，而叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。所以将叶黄素缺失突变体叶片，进行红光照射测定光吸收差异不显著，而色素带缺叶黄素这个条带，位于第3条。
故选：C。
2．（2021春•玉溪期末）如图是叶片中两类色素的吸收光谱，下列分析正确的是（ ）
A．进行色素分离时，不同色素在无水乙醇中的溶解度不同
B．提取色素时加入碳酸钙使研磨充分
C．图中甲曲线代表叶绿素b，乙曲线代表类胡萝卜素
D．叶片中的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜和基质中
【解答】解：A、进行色素分离时，不同色素在层析液中的溶解度不同，A错误；
B、提取色素时加入二氧化硅使研磨充分，而加入碳酸钙可防止色素被破坏，B错误；
C、由分析可知，甲曲线代表叶绿素b，乙曲线代表类胡萝卜素，C正确；
D、叶片中的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，D错误。
故选：C。
3．（2021春•房山区期末）下列有关光合色素的叙述，正确的是（ ）
A．植物光合色素存在于植物的所有细胞中
B．提取光合色素时，可用无水乙醇或丙酮作为溶剂
C．为防止叶绿素被破坏，应在研磨叶片后加入CaCO3
D．叶绿体色素滤液细线需浸入层析液，便于出现四条清晰的色素带
【解答】解：A、植物光合色素存在于叶绿体内，叶绿体主要分布在叶肉细胞内，不是所有植物细胞都含叶绿体，如根细胞不含叶绿体，A错误；
B、光合色素易溶于有机溶剂，故可用无水乙醇或丙酮作为溶剂提取光合色素，B正确；
C、为防止叶绿素被破坏，应在研磨叶片时加入CaCO3，C错误；
D、叶绿体色素滤液细线不能没入层析液，否则色素溶解在层析液中，不能分离出色素带，D错误。
故选：B。
4．（2021春•黄山期末）关于菠菜叶肉细胞中光合色素的叙述，错误的是（ ）
A．叶绿素a和b主要吸收红光和蓝紫光
B．利用纸层析法可分离4种光合色素
C．光合色素主要存在于叶绿体基质中
D．乙醇提取的光合色素仍可吸收光能
【解答】解：A、叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，A正确；
B、四种色素在层析液中的溶解度不同，因此利用纸层析法可分离四种色素，B正确；
C、光合色素主要存在于叶绿体类囊体薄膜上，C错误；
D、乙醇提取四种光合色素能吸收光能，D正确。
故选：C。
5．（2021春•虎林市校级期末）下列关于光合作用的结构与过程的描述中，错误的是（ ）
A．植物叶绿体的结构从外向内分为外膜、内膜、基质和基粒四层结构
B．植物叶片呈现绿色是因为植物细胞将绿光全部吸收
C．光照下植物细胞内的ATP产生的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体三种结构
D．光合作用强烈时，暗反应过程可以将三碳化合物还原成五碳化合物和有机物
【解答】解：A、叶绿体是双层膜结构的细胞器，结构从外向内分为外膜、内膜、基质和基粒四层结构，A正确；
B、植物叶片呈现绿色是因为植物细胞对绿光吸收最少，绿光被反射回去，B错误；
C、光照下植物细胞既能进行光合作用也能进行呼吸作用，故ATP产生的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体三种结构，C正确；
D、合作用强烈时，暗反应过程先进行二氧化碳的固定，后利用光反应提供的NADPH和ATP 将三碳化合物还原成五碳化合物和有机物，D正确。
故选：B。
6．（2021春•齐齐哈尔期末）高等植物细胞中，下列过程只发生在生物膜上的是（ ）
A．光合作用中的光反应B．光合作用中CO2的固定
C．抗体的合成与加工D．以DNA为模板合成DNA
【解答】解：A、光反应阶段在叶绿体的类囊体薄膜上进行水的光解，A正确；
B、光合作用中CO2的固定发生在叶绿体基质中，B错误；
C、抗体的合成与加工发生在核糖体和内质网等细胞器上，C错误；
D、以DNA为模板合成RNA主要发生在细胞核中，D错误。
故选：A。
7．（2021春•齐齐哈尔期末）如图是绿色植物叶肉细胞中光合作用与有氧呼吸及其关系的图解，其中 f～i表示相关过程，a～e表示相关物质。据图判断下列说法正确的是（ ）
A．叶肉细胞中 b的产生速率等于c的产生速率，则植株的干重保持不变
B．a中的O全部来自O2，b中的O全部来自H2O
C．e的合成一般与吸能反应相联系
D．f、g、h、i四个过程在植物体的全部细胞中都能发生
【解答】解：A、根据以上分析已知，b是氧气，c是二氧化碳，如果叶肉细胞中氧气的产生速率等于二氧化碳的产生速率，说明叶肉细胞中有机物的积累量为0，而植物的其他细胞会通过呼吸作用消耗有机物，因此植株的干重会下降，A错误；
B、a是有氧呼吸第三阶段产生的水分子，水分子的氧全部来自于氧气，b是氧气，b中的O全部来自H2O的分解，B正确；
C、e是ATP，ATP的合成一般与放能反应相联系，C错误；
D、植物的所有细胞都可以进行呼吸作用（h、i），而光合作用（f、g）只有叶肉细胞等可以发生，D错误。
故选：B。
8．（2021春•让胡路区校级期末）将单细胞绿藻置于25℃、适宜的光照和充足的CO2条件下培养。下列有关叙正确的是（ ）
A．光合色素吸收的光能只能用于水的光解
B．进入叶绿体的CO2可以直接被[H]还原
C．突然停止光照，叶绿体内C3的含量会下降
D．在酶的催化下C3接受能量被还原形成糖类和C5
【解答】解：A、光合色素吸收的光能不仅用于水的光解，还用于ATP的合成，A错误；
B、进入叶绿体的CO2先与C5化合物结合形成C3化合物，然后C3被[H]还原，B错误；
C、突然停止光照，光反应减弱，C3还原减弱，而CO2固定正常进行，叶绿体内C3的含量会上升，C错误；
D、在酶的催化下C3接受能量被还原形成糖类和C5，D正确。
故选：D。
9．（2021春•绿园区校级期末）如图甲示某种植株光合作用强度与光照强度的关系，图乙示该植物叶肉细胞的部分结构（图中M和N代表两种气体），据图判断，下列说法正确的是（注：不考虑无氧呼吸）（ ）
A．甲图中的纵坐标数值对应乙图中的m4
B．甲图中c点时，乙图中有m1＝m4
C．甲图中e点以后，乙图中不再增加，其主要原因是m1值太低
D．甲图中a、b、c、d、e任意一点，乙图中都有m1＝n1＞0，m2＝n2＞0
【解答】解：A、据图分析，甲图中的纵坐标数值CO2吸收量即为乙图中的m3，A错误；
B、甲图中c点时，光合速率等于呼吸速率，因此线粒体产生的二氧化碳刚好供叶绿体利用，叶绿体产生的氧气全被线粒体利用因此乙图中有m1＝m4，B正确；
C、甲图中e点以后，乙图中n4不再增加，其主要原因是m3值太低，或温度的限制，C错误；
D、当只进行呼吸作用时，图中只有n2和m2；当光合作用速率等于呼吸作用速率时，图中只有m1、n1、m4、n4；当光合作用速率大于呼吸作用速率时，图中没有n2和m2，D错误。
故选：B。
10．（2021春•兴宁区校级期末）农业生产中，农民可通过采取一些农事操作达到增产的目的，例如合理疏苗（将多余的苗拔除）、施肥、浇水、中耕等。下列分析正确的是（ ）
A．疏苗可降低不同种生物之间对养分和阳光的争夺
B．施肥一般施用的是大量元素，微量元素对植物的影响很小
C．施肥的同时通常浇水，便于矿质元素随水进入植物体内
D．中耕可疏松土壤，利于根系和微生物的有氧呼吸
【解答】解：A、疏苗是将同种生物的苗拔除，不涉及不同种生物间的竞争，A错误；
B、大量元素和微量元素是根据元素在生物体中的含量多少划分的，微量元素缺乏时对植物的影响也很大，也应进行施肥，B错误；
C、植物吸收水分和吸收矿质元素是两个相对独立的过程，吸收水分为被动运输，吸收矿质元素是主动运输，C错误；
D、中耕可疏松土壤，可以增加土壤中氧气的含量，利于根系和微生物的有氧呼吸，D正确。
故选：D。
11．（2021春•铁岭期末）有关生物学原理在农业生产中的应用，下列叙述错误的是（ ）
A．合理密植不仅可以保证植物充分利用光能，还能避免叶面积过密导致CO2供应不足
B．无土栽培技术可以让植物摆脱对土壤要求的限制，扩大了植物的种植面积，且根系可以充分利用叶肉细胞制造的氧气而满足其有氧呼吸对氧气的需求
C．松土不仅可以促进植物根系的有氧呼吸，也能促进土壤微生物对土壤中有机物的分解作用，但过度松土则不利于土壤肥力的保持
D．轮作在同一块地里种植的作物种类会因年份有所不同，这与作物根系对矿质营养元素的选择性吸收有关
【解答】解：A、合理密植是指在单位面积上，栽种作物或树木时密度要适当，行株距要合理。合理密植不仅可以保证植物充分利用光能，还能避免叶面积过密导致CO2供应不足，A正确；
B、自然情况下光合作用制造的氧气主要释放到空气中，根系中的氧气主要是溶解在溶液中的氧气，B错误；
C、过度松土会极大促进土壤微生物分解有机物的速度，导致有机质消耗过快，而且过度松土会导致水土流失严重，不利于肥力的保持，C正确；
D、各种作物从土壤中吸收各种养分的数量和比例各不相同，作物轮换种植，可保证土壤养分的均衡利用，避兔其片面消耗，D正确。
故选：B。
12．（2021春•遵义期末）如图甲表示光照强度对光合作用的影响，图乙表示光合色素吸收光谱图，e、f代表两类光合色素。有关说法正确的是（ ）
A．图中a点时不能进行光合作用，此时产生ATP的细胞器只有线粒体
B．图中b点时开始光合作用，c点时光合速率超过呼吸速率
C．图中f代表类胡萝卜素，吸收红光和蓝紫光
D．因为e、f都吸收蓝紫光，所以大棚种植时应选用蓝紫色的塑料大棚
【解答】解：A、图中a点时无光照，不能进行光合作用，此时只能进行呼吸作用产生ATP，相关细胞器只有线粒体，A正确；
B、图中b点为光补偿点，此时光合速率等于呼吸速率，b点之前开始进行光合作用，c点时二氧化碳的吸收量大于0，此时光合作用速率大于呼吸作用速率，B错误；
C、由于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，f有两个波峰，e有一个波峰，因此f代表叶绿素，e表示类胡萝卜素，C错误；
D、色素虽对红光和蓝紫光吸收最多，但也吸收其他光，因此用塑料大棚种植蔬菜时，应选用无色的塑料大棚，D错误。
故选：A。
13．（2021春•齐齐哈尔期末）如图是新鲜绿叶的四种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使研磨更加充分
B．收获水稻时，叶片中色素量变为（甲+乙）＜（丙+丁）
C．四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大
D．在四种色素中，色素丙和色素丁主要吸收紫外光
【解答】解：A、提取色素时加入碳酸钙是为了保护叶绿素，A错误；
B、收获水稻时，叶片中叶绿素含量明显降低，所以叶片中色素量变为（甲+乙）＜（丙+丁），B正确；
C、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；
D、四种色素中，甲和乙即叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，丙和丁即类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，光合色素能吸收可见光，但不能吸收紫外光，D错误。
故选：B。
14．（2021春•辽宁期末）采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，由于操作不同，出现了以下三种不同的层析结果。下列叙述正确的是（ ）
A．提取色素的原理是不同的色素在层析液中的溶解度不同
B．出现甲、乙结果的可能原因分别是研磨时未加SiO2和未加CaCO3
C．丙是正确操作得到的理想结果
D．扩散最快的是叶黄素，它主要吸收蓝紫光
【解答】解：A、提取色素的原理是色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇等提取色素，A错误；
B、二氧化硅能使研磨得充分，色素释放出来，所以甲可能是因为研磨时未加入SiO2而导致色素相对含量低；碳酸钙能防止研磨中色素尤其是叶绿素被破坏，乙中显示叶绿素含量较低，所以乙可能是因为研磨时未加CaCO3而导致叶绿素被破坏，B正确；
C、绿叶中的四种色素含量依次是：叶绿素a＞叶绿素b＞叶黄素＞胡萝卜素，丙图不符合，C错误；
D、依据分离原理，溶解度大，扩散速度快，扩散最快的是胡萝卜素，主要吸收蓝紫光，D错误。
故选：B。
15．（2021春•绿园区校级期末）有同学在用新鲜浓绿的菠菜叶片做“光合色素的提取与分离”实验时，得到的滤纸条中的4条色素带都非常浅。下列不是造成这种现象的原因是（ ）
A．未加入二氧化硅B．加入95%乙醇的量过多
C．画滤液细线时未重复D．未加入碳酸钙
【解答】解：A、研磨时未加二氧化硅会导致研磨不充分，提取的色素含量少，从而导致分离后形成的四条色素带都比正常颜色浅，A错误；
B、研磨时加入的95%乙醇的量过多会导致色素提取液浓度减小，画滤液细线后会导致滤液细线上沉积的色素减少，导致分离后形成的四条色素带都比正常颜色浅，B错误；
C、画滤液细线次数少会导致滤液细线上沉积的色素减少，导致分离后形成的四条色素带都比正常颜色浅，C错误；
D、研磨时未加碳酸钙，叶绿素会被氧化破坏，导致分离后形成的四条色素带中叶绿素的两条色素带比正常颜色浅，而类胡萝卜素的两条色素带不受影响，D正确。
故选：D。
16．（2021春•遂宁期末）下列关于高等植物叶绿体中光合色素的叙述，不正确的是（ ）
A．利用纸层析法可提取4种光合色素
B．胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光
C．叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中
D．研磨绿叶时加入少许CaCO3，可防止叶绿素被破坏
【解答】解：A、不同色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸条上的扩散速度不同，可用纸层析法对其进行分离，A错误；
B、叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，B正确；
C、叶绿体中的色素不溶于水，但能够溶解在有机溶剂乙醇中，进而提取色素，C正确；
D、研磨时加入少许CaCO3，防止色素被破坏，D正确。
故选：A。
二、非选择题（共4大题，第17题14分，18题10分，第19题14分，第20题14分，共52分）
17．（2021春•桃城区校级期末）在CO2浓度为0.003%的适宜温度下，测得某绿色植物CO2的吸收量与光照强度（白光照射）的关系如图甲所示。净光合作用速率可用单位时间内CO2的吸收量表示，净光合作用速率＝总光合作用速率﹣呼吸速率，假设实验过程中植物的呼吸速率不变。请回答下列问题：
（1）植物细胞中的色素分布在 （填细胞器的名称）。
（2）该条件下植物有氧呼吸产生CO2的速率是 。
（3）在Q点，植物的光合速率 （填“大于”“等于”或“小于”）呼吸速率，光合作用消耗CO2的速率是 ml•h﹣1；此时叶肉细胞中叶绿体和线粒体之间的CO2和O2的交换情况如图乙中的 所示。
（4）若其它条件不变，换用光照强度与白光对应相同的绿光进行如图甲所示的实验，则图甲中的L点、Q点和P点中，将向左下移的是 点。
（5）如图丙所示，用密闭容器测定植物呼吸速率和净光合速率时（用小液滴的移动方向和距离作为测定指标），则图示中的A溶液和B溶液分别是 ， （不考虑浓度，用中文名称“××溶液和××溶液”的形式作答）。
【解答】解：（1）一般植物细胞中的色素分布在叶绿体和液泡，光合色素分布在叶绿体，液泡中色素颜色与植物种类有关。
（2）当光照强度为0时（P点）植物不进行光合作用，只进行有氧呼吸，所以此时二氧化碳释放量即为有氧呼吸速率，即0.4ml/h。
（3）Q点时为光补偿点，此时植物光合速率等于呼吸速率，而其他外界条件没有变化，所以呼吸速率还是0.4ml/h，光合速率也是0.4m/h；Q点时植物总光合速率等于呼吸速率，但由于植物体内存在不进行光合作用的细胞，所以叶肉细胞应该是光合速率大于呼吸速率，故此时气体气体交换情况如图Ⅰ所示。
（4 ）光合色素对于绿光的吸收最少，所以绿光照射相当于降低光照强度，则光饱和点（L点）向左下移动；P点为呼吸强度，一般不会随光照强度而变化；光合速率降低，呼吸速率不变，则Q点右移。综上所述，将左下移的是L点。
（5 ）测定呼吸速率时，小液滴要测量出氧气的吸收量，所以A溶液为氢氧化钠溶液，用来吸收二氧化碳，液滴左移距离就代表了氧气的消耗量；测定净光合速率时容器中要保持充足的二氧化碳，所以要准备二氧化碳缓冲液（碳酸氢钠溶液），液滴右移距离代表了氧气的释放量。
故答案为：
（1）叶绿体、液泡
（2）0.4ml/h
（3）等于 0.4 I
（4）L
（5）氢氧化钠溶液 碳酸氢钠溶液
18．（2021春•丽江期末）图甲是真核细胞中能够进行的某些代谢过程简图，图乙是在CO2浓度一定、环境温度适宜、不同光照强度下测得的小麦叶片的光合作用强度。请据图分析回答问题：
（1）图甲中①、④生理过程在细胞内进行的场所分别是 、 。
（2）图甲中过程④ （填“能”或“不能”）发生在人体细胞中。
（3）在图乙中 A点时，叶肉细胞中产生 ATP 的场所有 ，B点时，该植物的总光合速率为 mg•dm﹣2叶•h﹣1（用CO2吸收量表示）。
【解答】解：（1）由分析可知，图甲中①、②、③、④分别表示光合作用、有氧呼吸、无氧呼吸、无氧呼吸过程，分别在叶绿体、细胞质基质和线粒体、细胞质基质、细胞质基质中进行。
（2）人体内细胞无氧呼吸不产生酒精，产生乳酸，所以图甲中过程④不能发生在人体细胞中。
（3）在图乙中 A点时，无光照，只能进行细胞呼吸，故叶肉细胞中产生 ATP 的场所有细胞质基质和线粒体，B点为光补偿点，此时光合作用速率＝呼吸作用速率，净光合速率为0，故该植物的总光合速率为5mg•dm﹣2叶•h﹣1。
故答案为：
（1）叶绿体 细胞质基质
（2）不能
（3）细胞质基质和线粒体 5
19．（2021春•济南期末）如图是小麦叶肉细胞光合作用过程示意图。PSⅠ和PSⅡ是叶绿素和蛋白质构成的复合体，能吸收利用光能进行电子传递，在图中膜两侧建立H+电化学梯度。图中数字表示生理过程，字母表示物质。请回答下列问题：
（1）PSⅠ和PSⅡ所在膜结构的名称为 ，将其上色素用纸层析法进行分离，利用的原理是 。
（2）图中B物质是 ，D物质是 ，E物质是 酶。光合作用暗反应阶段包括 （填图中数字），为③过程提供能量的物质是 。
（3）从植株上取一健壮叶片，称量其质量为a，经黑暗处理0.5小时后质量为b，再光照处理1小时后质量为c，假设整个过程中呼吸作用速率不变，则该光照条件下，此叶片的实际光合速率可表示为 /小时（用a、b、c表示）。
（4）叶绿素中含有镁元素，植物必须吸收足够的Mg2+才能保证光合作用的正常进行。若要探究小麦根部吸收Mg2+是主动运输还是协助扩散，请写出实验思路： 。
【解答】解：（1）PSⅠ和PSⅡ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是叶绿素和蛋白质构成的复合体，能吸收利用光能进行电子传递，所以其位于类囊体膜上。由于不同色素在层析液中的溶解度不同，据此可利用层析液将不同色素进行分离。
（2）根据分析可知，B物质是C3，D物质是ATP，E物质是ATP合成酶。光合作用暗反应阶段包括②表示二氧化碳的固定，③表示三碳化合物的还原两个阶段。为③过程提供能量的物质是ATP和NADPH。
（3）从植株上取一健壮叶片，称量其质量为a，经黑暗处理0.5小时后质量为b，呼吸速率为2（a﹣b）/小时，再光照处理1小时后质量为c，净光合速率为c﹣b/小时，实际光合速率等于呼吸速率+净光合速率，即2（a﹣b）/小时+c﹣b/小时＝2a+c﹣3b/小时。
（4）探究小麦根部吸收Mg2+是主动运输还是协助扩散，主动运输和协助扩散的区别在于主动运输是需要消耗能量的，设计实验为：取甲、乙两组生长状态基本相同的小麦幼苗，放入适宜浓度的含有Mg2+的溶液中；甲组给予正常的呼吸条件，乙组抑制细胞呼吸，一段时间后测定两组植物对Mg2+的吸收速率。
故答案为：
（1）类囊体（膜） 不同色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸条上的扩散速度不同
（2）C3 ATP ATP合成酶 ②③ATP和NADPH
（3）2a+c﹣3b
（4）取甲、乙两组生长状态基本相同的小麦幼苗，放入适宜浓度的含有Mg2+的溶液中；甲组给予正常的呼吸条件，乙组抑制细胞呼吸，一段时间后测定两组植物对Mg2+的吸收速率
20．（2021春•新乡县校级期末）甲和乙是两种经济作物，如图表示这两种植物在适宜条件下，光合速率（P）与呼吸速率（R）的比值（P/R）随光照强度的变化情况，回答下列问题：
（1）B点时，植物甲叶肉细胞中能够合成ATP的场所有 。C点后，随着光照强度的增大，植物乙的P/R值不再改变，限制光合速率的因素可能是 。
（2）据图分析，植物 （填“甲”或“乙”）更适合栽种于强光照环境中，判断依据是 。
（3）用显微镜观察植物甲、乙的叶肉细胞时，发现植物乙的叶肉细胞叶绿体中基粒的数量显著多于植物甲的。结合图中曲线分析，其意义在于 。
【解答】解：（1）B点时，甲曲线＝1，甲植物的光合速率＝呼吸速率，其叶肉细胞中能够合成ATP的场所有叶绿体，线粒体和细胞质基质。C点后，随着光照强度的增大，植物乙的值不再改变，，限制乙光合速率的因素可能是光合色素和与光合作用有关的酶。
（2）据图分析，图中甲植物在强光照环境中，植物甲的值更高且峰值出现滞后，说明甲更适合栽种于强光照环境中。
（3）根据（2）中分析可知，乙植物适合在弱光条件下生存，植物乙的叶肉细胞叶绿体中基粒的数量显著多于植物甲，意义在于基粒的数量越多，则附着的光合色素和与光合作用有关的酶越多，对光能的吸收增强，可以增强对弱光的适应能力。
故答案为：
（1）叶绿体，线粒体和细胞质基质 光合色素和与光合作用有关的酶
（2）甲 在强光照环境中，植物甲的值更高且峰值出现滞后
（3）基粒的数量越多，则附着的光合色素和与光合作用有关的酶越多，对光能的吸收增强，可以增强对弱光的适应能力
过程
光反应
暗反应
图解
实质
光能转换为化学能，并放出O2
同化CO2形成有机物
条件
需色素、光、酶
不需色素和光，需要多种酶
物质
转化
①水的光解：H2Oeq \(――→,\s\up15(光),\s\d15(酶))2[H]＋eq \f(1,2)O2
②ATP的形成：ADP＋Pi＋能量eq \(――→,\s\up15(酶))ATP
①CO2的固定：CO2＋C5eq \(――→,\s\up15(酶))2C3
②C3的还原：
能量转化
光能→活跃化学能，并储存在ATP中
ATP中活跃的化学能→(CH2O)中稳定的化学能
关系
①光反应为暗反应提供还原剂[H]、能量ATP；暗反应为光反应提供ADP和Pi
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