高中生物高考 2021届小题必练6 光合作用、光合作用与细胞呼吸的关系 教师版

本专题是根据近三年（2018～2020）的高考真题情况，去组织和命制题目。专题中有近三年的高考真题，根据真题加以模仿的题和百强名校对应考点的题。该专题主要考查光合作用的过程、原理、应用；影响光合作用的因素及光合作用与细胞呼吸的关系等。通常以坐标曲线考查真光合速率、呼吸速率、净光合速率之间关系，考查学生对光合作用和有氧呼吸过程物质和能量上的联系，分析改变某个因素对光合作用或有氧呼吸的影响。

1．（2020年全国卷I·30节选）农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题：

（1）农业生产常采用间作（同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物）的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点（光合速率达到最大时所需的光照强度）见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是___________________，选择这两种作物的理由是___________________。

【答案】（1）A和C    作物A光饱和点高且长得高，可以利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用

【解析】（1）分析表中数据可知，作物A、D的株高较高，B、C的株高较低，作物A、B的光饱和点较高，适宜在较强光照下生长，C、D的光饱和点较低，适宜在弱光下生长，综合上述特点，应选取作物A和C进行间作，作物A可利用上层光照进行光合作用，作物C能利用下层的弱光进行光合作用，从而提高光能利用率。

【点睛】本题结合具体实例考查光合作用的相关内容，掌握光合作用的原理、影响因素及在生产中的应用是解题的关键。

2．（2020年浙江省高考生物试卷（7月选考)·25）将某植物叶片分离得到的叶绿体，分别置于含不同蔗糖浓度的反应介质溶液中，测量其光合速率，结果如图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量表示。下列叙述正确的是（   ）

A．测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离得到的叶绿体的光合速率

B．若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏大

C．若该植物较长时间处于遮阴环境，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B-C段对应的关系相似

D．若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中A-B段对应的关系相似

【答案】A

【解析】测得植物叶片的光合速率是叶片的总光合速率减去叶片的呼吸速率，而分离得到的叶绿体的光合速率，就是总光合速率，A正确；破碎叶绿体，其叶绿素释放出来，被破坏，导致消耗二氧化碳减少，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏小，B错误；若该植物较长时间处于遮阴环境，光照不足，光反应减弱，影响碳反应速率，蔗糖合成一直较少，C错误；若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片光合作用产生的蔗糖不能运到花瓣，在叶片积累，光合速率下降，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B-C段对应的关系相似，D错误。

3.（2019江苏卷·17）如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是（   ）

A．研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素

B．层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液

C．在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作

D．实验验证了该种蓝藻没有叶绿素b

【答案】D

【解析】绿色植物的叶绿体中含有四种色素，纸层析后，形成的色素带从上到下依次是：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b黄绿色。由图可知，菠菜含有四种色素，蓝藻（原核生物）只含有叶绿素a和胡萝卜素。研磨时加入碳酸钙是为了保护叶绿素，A错误；层析液可以由石油醚、丙酮和苯混合而成，也可以用92号汽油代替，B错误；层析时，为了防止层析液挥发，需要用培养皿盖住小烧杯，C错误；由图可知，蓝藻只有两条色素带，不含有叶绿色b，D正确，故选D。

1．下列关于高等植物细胞内色素的叙述，错误的是（   ）

A．所有植物细胞内都含有4种光合色素 

B．有些植物细胞的液泡中也含有色素

C．叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收光能 

D．光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类

【答案】A

【解析】没有叶绿体的细胞就没有光合色素，如根尖细胞，A错误；有些植物的液泡中也含有水溶性色素，但不参与光合作用，B正确；植物叶绿体色素包括叶绿素和类胡萝卜素两大类，均能吸收光能，CD正确。

2．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

【答案】C

【解析】叶黄素缺失突变体叶片不能合成叶黄素，叶黄素主要吸收蓝紫光，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，自下而上位于第3条，ABD错误，C正确。

3．（多选）植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应（如O2的释放）来绘制的。下列叙述正确的是（   ）

A．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

B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制

C．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

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

【答案】BCD

【解析】类胡萝卜素只吸收蓝紫光，基本不吸收红光，所以不能利用红光的能量合成ATP，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，其吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B正确；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，C正确；根据吸收光谱可知，叶片在640～660nm波长（红光区域）光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D正确。

【点睛】本题考查叶绿体色素种类和作用、光合作用的相关知识，识记光反应的过程和各种色素对不同光的吸收是解答该题的关键。

4．无论是在植物工厂里，还是在自然界中，植物捕获光能都要依靠光合色素。下列有关叙述错误的是（   ）

A．类胡萝卜素主要在蓝紫光区吸收光能用于光反应

B．叶片中光合色素对不同波长光的吸收会影响叶片的颜色

C．一般情况下，光合色素所利用的光都是可见光

D．纸层析法分离光合色素时，色素的含量变化不影响实验结果

【答案】D

【解析】叶绿体色素包括类胡萝卜素和叶绿素，其中类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用于光合作用光反应阶段，A正确；叶片中光合色素对不同波长光的吸收会影响叶片的颜色，B正确；一般情况下，光合色素所利用的光都是可见光，主要吸收可见光中的蓝紫光和红光，C正确；纸层析法分离光合色素时，色素的含量变化会影响实验结果，D错误。

5．下列有关放射性同位素标记法相关实验的叙述，正确的是（   ）

A．小鼠吸人18O2，可以在其尿液中检测到H218O

B．用35S标记某种氨基酸，放射性只能出现在细胞的核糖体中

C．德国科学家恩格尔曼利用同位素标记法证明了叶绿体是植物进行光合作用的场所

D．环境中的14CO2中的14C在叶绿体中的转移途径为14CO2→14C3→（14CH2O）→14C2H5OH

【答案】A

【解析】小鼠吸入18O2，18O2参与有氧呼吸第三阶段生成H218O，则在其尿液中可以检测到H218O，A正确；用35S标记某种氨基酸，若合成的是分泌蛋白，放射性出现在细胞的核糖体、内质网、高尔基体中，B错误；美国科学家恩格尔曼用水绵进行光合作用实验，证明了叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所，未使用同位素标记法，C错误；环境中的14CO2中的14C在叶绿体中的大致转移途径为14CO2→14C3→（14CH2O），在缺氧时才会出现在14C2H5OH，D错误。

6．下列关于几种元素与光合作用关系的叙述，正确的是（   ）

A．氮元素是叶绿素的组成元素之一，没有氮元素，植物就不能进行光合作用

B．磷元素是构成ATP的必需元素，光合作用光反应和暗反应过程均有ATP合成

C．氧元素是构成有机物的基本元素之一，光合作用制造的有机物中的氧元素来自于水

D．碳元素是组成糖类的基本元素，光合作用中碳元素从CO2开始直接经C5形成糖类

【答案】A

【解析】N是叶绿素的组成元素之一，没有N植物就不能进行光合作用，A正确；P是构成ATP的必需元素，光合作用光反应有ATP合成，暗反应过程有ATP消耗，B错误；O是构成有机物的基本元素之一，光合作用制造的有机物的氧来自于二氧化碳，C错误；C是组成糖类的基本元素，在光合作用中从二氧化碳开始先后经C3形成C5和（CH2O），D错误；故选A。

7．小麦旗叶是位于麦穗下的第一片叶子，小麦籽粒中的有机物约50％来自旗叶。小麦籽粒形成期间，下列分析正确的是（   ）

A．旗叶一昼夜内有机物的增加量就是其净光合作用量

B．为小麦旗叶提供14CO2，籽粒中的淀粉都含14C

C．与同株其它叶片相比，限制旗叶光合速率提高的主要因素是光照强度

D．去掉一部分籽粒，一段时间后旗叶的光合速率会下降

【答案】D

【解析】一昼夜内有机物的增加量=白天光合作用总量-呼吸作用消耗量，净光合作用量=光合作用量-相同时间内的呼吸作用消耗量，A错误；籽粒中的有机物只有50%来自旗叶，给小麦旗叶提供14CO2，小麦籽粒中的淀粉只有一部分含有14C，B错误；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，而旗叶是位于麦穗下的第一片叶子，因此光照强度不是其限制因素，C错误；去掉一分部籽粒，旗叶产生的淀粉输出减少，导致旗叶中有机物积累，因此一段时间后旗叶的光合速率会下降，D正确。

【点睛】本题考查光反应、暗反应过程的能量变化和物质变化,叶绿体结构及色素的分布和作用的相关知识，意在考查学生能理解同位素标记的原理以及光合作用的相关知识知识的要点，把握知识间的内在联系，能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确结论的能力。

8．（多选）为探究影响光合速率的因素，将同一品种玉米苗置于25℃条件下培养，实验结果如图所示。下列有关叙述错误的是（   ）

A．此实验共有两个自变量：光照强度和施肥情况

B．D点比B点CO2吸收量高原因是光照强度大

C．在土壤含水量为20%~40%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土壤含水量

【答案】AC

【解析】本实验有不同光照强度、是否施肥、土壤含水量三个自变量，A错误；D点和B点的自变量为光照强度不同，D点光照强度大于B点，所以CO2吸收量高，B正确；通过图解D点与E点（或B点与F点）的CO2吸收量比较，可看出施肥影响明显是在含水量在40%~60%的条件下，C错误；C点土壤含水量较少，光合作用强度较低，在C点基础上增大土壤含水量，可提高其CO2吸收量，因此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正确。

【点睛】本题通过坐标曲线的分析，考查考生对坐标曲线、光合作用限制因素的分析能力以及提高光能利用率的措施；还通过实验的设计与分析，考查考生对对照实验中自变量、因变量、无关变量的控制能力，以及实验结果的预测与分析能力。

9．下列关于光合作用的叙述，正确的是（   ）

A．光反应只能在有光条件下进行，暗反应只能在黑暗中进行

B．光反应是在叶绿体类囊体上进行，暗反应只能在叶绿体基质中进行

C．影响光反应的外界因素仅有光照强度，影响暗反应的外界因素只是CO2浓度

D．光反应为暗反应提供[H]和ATP，暗反应需要不止一种酶的催化

【答案】D

【解析】光反应只能在有光条件下进行，而暗反应在有光条件下和黑暗中都可以进行，A错误；绿色植物细胞的光反应在叶绿体类囊体上进行，暗反应在叶绿体基质中进行，而蓝藻等原核细胞的光合作用在细胞质中进行，B错误；影响光反应的外界因素主要是光照强度，影响暗反应的外界因素主要是CO2浓度和温度，影响光合作用的因素还有水、无机盐离子等，C错误；光反应为暗反应提供[H]和ATP，暗反应需要多种酶的催化，D正确。

【点睛】光合作用的影响因素有：光照强度、温度、二氧化碳浓度、色素、酶等。

10．英国植物学家希尔发现：在光下，若给含叶绿体的叶片提取液（淡绿色）提供特定的与氢离子结合的氢受体2，6-D（一种墨绿色染料，接受氢离子并被还原成无色），在无CO2时进行光照，可观察到提取液由墨绿色变为淡绿色，并释放出O2；但放在暗处，则试管中的液体仍为墨绿色，且无O2的释放，如下图所示。下列有关该实验的叙述和推论，错误的是（   ）

A．该实验证明了光照条件下释放的氧气完全来自于H2O的光解

B．该实验证明了光照条件下叶绿体内产生了还原性物质

C．若给A组提供14 CO2等物质，可能会检测到（14CH2O）的生成

D．该实验无法证明叶绿体是植物细胞合成糖类的场所

【答案】A

【解析】该实验说明了光照条件下释放了氧气，但是不能说明氧气来自于水的光解，A错误；该实验证明了光照条件下叶绿体内产生了还原性物质（氢离子），B正确；CO2是光合作用暗反应的原料，若给A组提供14CO2等物质，可能会检测到（14CH2O）的生成，C正确；该实验只能证明叶绿体在光照条件下产生了氧气和氢离子，无法证明叶绿体是植物细胞合成糖类的场所，D正确。

11．将黑暗中制备的离体叶绿体加到含有DCIP（氧化型）、蔗糖和pH=7．3磷酸缓冲液的溶液中并照光。溶液中的水在光照下被分解，除产生氧气外，产生的另一种物质使溶液中的DCIP被还原，颜色由蓝色变成无色。下列说法错误的是（   ）

A．加蔗糖的目的是使外界溶液具有一定浓度，避免叶绿体涨破

B．DCIP颜色由蓝色变成无色的快慢可以反映光反应的速率

C．在叶绿体内，接受还原剂的物质是一种五碳化合物

D．氧气和还原DCIP的物质都是叶绿体在光反应阶段由水分解产生的

【答案】C

【解析】蔗糖使外界溶液具有一定浓度，这能避免叶绿体吸水涨破，而pH=7.3的磷酸缓冲液具有使叶绿体中的酶保持活性等作用，A正确；水在光照下被分解，除产生氧气外，还能产生[H]，光反应的速率越快，单位时间产生的[H]越多，DCIP颜色由蓝色变成无色越快，B正确；在叶绿体内，接受还原剂的物质是一种三碳化合物，C错误；光反应阶段，水可分解产生氧气和[H]，D正确。

12．将编号为甲、乙、丙的三个相同透光玻璃瓶放入池塘水深0.5m处，装入等量含有浮游植物的池塘水。甲瓶立即测定并记录水中氧含量，乙、丙瓶均密封，丙瓶装入不透光袋中，与乙瓶一同放回水深0.5m处，24h后测定并记录水中氧含量，得到表中结果。下列相关分析，不正确的是（   ）

A．24h后乙瓶中的二氧化碳含量低于开始时

B．乙丙瓶浮游植物细胞的线粒体中都有氧气消耗

C．乙瓶浮游植物24h光合作用产生的氧量为1.2mg

D．乙丙两瓶的氧含量差值为浮游植物24h产生氧气量

【答案】C

【解析】据表分析可知，乙瓶的含氧量升高，说明光合作用强度大于呼吸作用强度，24h后乙瓶中的氧气含量高于开始时，而二氧化碳含量低于开始时，A正确；丙瓶植物仅进行呼吸作用，乙瓶浮游植物既进行光合作用又进行呼吸作用，且光合作用强度大于呼吸作用强度，即乙、丙两瓶浮游植物细胞的线粒体中都有氧气消耗，B正确；乙瓶浮游植物24h净光合强度为5.2-4=1.2，呼吸强度为4-3.3=0.7，故光合作用产生的氧气量为1.2+0.7=1.9mg，C错误；乙、丙两瓶的氧含量差值代表浮游植物24h产生氧气量，即总光合量，D正确。

13．下列有关细胞呼吸和光合作用原理在生产和生活中的应用，正确的是（   ）

A．给花盆松土通气是为了促进根细胞无氧呼吸

B．慢跑等有氧运动可增加酒精在肌细胞中的积累

C．工业酿酒先通气有利于酵母菌的繁殖，后密封让酵母菌无氧呼吸产生酒精

D．新疆葡萄含糖量高的主要环境因素是昼夜温差小

【答案】C

【解析】给花盆松土通气是为了增加土壤的通气量，促进根细胞的有氧呼吸，并能促进其吸收土壤中的无机盐，A错误；慢跑等有氧运动可防止乳酸在肌细胞中的积累，B错误；工业酿酒先通气让酵母菌进行有氧呼吸，有利于酵母菌的繁殖，后密封让酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，C正确；新疆水果含糖量高的主要原因是昼夜温差大，积累的有机物多，D错误。

14．光是绿色植物进行光合作用的条件。某兴趣小组为探究光对植物光合作用的影响设计了以下实验。将密闭玻璃罩内的某植物置于适宜光照下一定时间，迅速进行遮光处理，一段时间后给予适宜光照，检测玻璃罩内CO2含量的变化如下图。下列选项不正确的是（   ）

A．ab段含量的减少是因为植物的光合作用强度大于呼吸强度

B．bc段含量上升是因为遮光处理后，植物只进行呼吸作用所致

C．ab段和cd段植物都有有机物积累，有机物含量最多的是d点和e点

D．de段含量不变是因为该植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等

【答案】C

【解析】CO2含量的变化取决于光合作用和呼吸作用的大小，ab段CO2含量的减少是因为植物的光合作用强度大于呼吸强度，A正确；b点后曲线呈向上趋势，CO2含量升高，结合题意可知，是因为遮光处理导致植物只进行呼吸作用所致，B正确；ab段和cd段CO2含量都减少，说明植物的光合作用强度都大于呼吸强度，植物都有有机物积累，但有机物含量最多的是b点，因为b点是密闭容器内CO2含量的最低点，有机物积累最多，C错误；de段CO2含量不变是因为该植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等，D正确。

15．（多选）用密闭的培养瓶培养等量的绿藻（单细胞藻类），得到4组绿藻培养液，将培养液置于4种不同温度下，已知t1<t2<t3<t4，在光下和黑暗条件下测定培养瓶中氧气的含量变化，得到如图的数据。下列叙述正确的是（   ）

A．实验条件下，绿藻呼吸作用相关酶的活性与温度呈正相关

B．t3条件下绿藻细胞产生的氧气扩散到细胞外和线粒体中

C．t4条件下绿藻细胞群体的总光合速率与总呼吸速率保持相等

D．t4条件下培养瓶光下O2增加值降低与呼吸速率增幅大密切相关

【答案】ABD

【解析】在实验温度范围内，绿藻呼吸作用相关酶的活性与温度呈正相关，A正确；t3条件下绿藻的净光合速率大于0，说明其总光合速率大于呼吸速率，因此绿藻细胞产生的氧气扩散到细胞外和线粒体中，B正确；t4条件下绿藻的净光合速率与呼吸速率相等，而净光合速率=总光合速率-呼吸速率，所以其总光合速率是呼吸速率的两倍，C错误；t4时培养瓶光下O2增加值降低，原因是光合速率增大幅度小于呼吸速率增大幅度，导致净光合速率下降，D正确。

16．利用某绿色植物进行有关光合作用和呼吸作用的实验。回答下列问题：

（1）该植物捕获光能的场所位于叶绿体的______________。

（2）某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，应依据___________的原理提取绿叶中色素，采用___________法分离色素。

【答案】（1）类囊体薄膜   

（2）绿叶中色素可溶于有机溶剂无水乙醇中    纸层析

【解析】（1）光合色素能捕获光能，光合色素分布的场所是叶绿体类囊体薄膜。（2）某同学在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时，应依据绿叶色素可溶于有机溶剂无水乙醇中的原理提取绿叶中色素，采用纸层析法分离色素。

17．圆粒豌豆为半耐寒性作物，喜阳光充足、温和湿润的气候，也较耐半阴。圆粒碗豆的耐寒力强于皱粒碗豆。已知圆粒豌豆苗期适宜温度为15~20℃，成熟阶段适宜温度为18~20℃，高温干旱时荚果产量和品质下降。请回答下列问题：

（1）圆粒疏豆在阳光充足的条件下，光合速率______（填“大于”“小于”或“等于”）呼吸速率。

（2）暗反应产物中所需能量不直接来自光能，所产生的能量也不能直接用于各项生命活动。上述能量转换过程中的媒介是____________；细胞呼吸将_____________________中的能量逐步释放出来。

【答案】（1）大于   

（2）ATP    葡萄糖（等有机物）

【解析】（1）在阳光充足条件下，圆粒豌豆需要积累有机物，一般光合速率大于呼吸速率。（2）暗反应产物中所需能量不直接来自太阳光能，所产生的能量也不能直接用于各项生命活动，上述能量转换过程中的媒介是ATP；细胞呼吸将葡萄糖等有机物（或葡萄糖）中的能量释放出来后可被各项生命活动利用。

18．下图为真核细胞中三种结构的示意图。据图填写下列表格：

【答案】（1）a   

（2）b   

（3）某种RNA的合成以及核糖体的形成   

（4）嵴   

（5）磷脂双分子层   

（6）线粒体中没有能氧化分解葡萄糖的酶   

（7）h，g   

（8）C3含量升高，C5含量降低

【解析】甲：a代表染色质，核孔位于b核膜上。c为核仁，与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关；若结构c被破坏，功能也会出现障碍，则细胞核中某种RNA的合成以及核糖体的形成会受到影响。乙：为线粒体，内膜向内折叠成嵴以扩大生物膜面积，其基本支架和其他生物膜一样都是磷脂双分子层。由于葡萄糖氧化分解的第一阶段是在细胞质基质中进行的，所以线粒体中不会出现葡萄糖。丙：与光合作用有关的酶位于h基粒的类囊体薄膜以及g叶绿体基质中。若光照强度不变但结构h受损，则光反应减弱，产生还原氢和ATP减少，对C3的还原减少，但短时间内CO2的固定速率不变，所以短时间内g中C3含量增加，C5的含量降低。

【点睛】本题考查细胞核、线粒体和叶绿体的结构和功能以及呼吸和光合作用的物质变化，意在考查学生的识记能力和判断能力。