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高中生物高考2022年高考生物一轮复习 第3单元 第9讲 光与光合作用课件PPT
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这是一份高中生物高考2022年高考生物一轮复习 第3单元 第9讲 光与光合作用课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了考点一，捕获光能的色素和结构，考点二，光合作用的过程，考点三，考点四，网络构建要语必背，重温高考真题演练，课时精练等内容，欢迎下载使用。
光与光合作用
第9讲
【目标要求】
1.光合作用的基本过程。2.影响光合作用速率的环境因素。3.实验：叶绿体色素的提取和分离。
考点一 捕获光能的色素和结构
考点二 光合作用的过程
考点三 光合作用的影响因素及应用
网络构建要语必背
重温高考真题演练
课时精练
内容索引
考点四 探究光照强度对光合作用强度的影响
考点一
捕获光能的色素和结构
知识自主梳理
夯实基础 强化要点
1.绿叶中色素的提取和分离(1)实验原理
溶解度
有机溶剂(如无水乙醇)
(2)实验步骤
扩散均匀
二氧化硅
碳酸钙
(3)实验结果
最少
最高
最快
最多
最低
最慢
2.叶绿体的结构及其中的色素(1)叶绿体的结构①结构模式图
②功能：进行 的场所。
光合作用
(2)色素的吸收光谱
叶黄素
叶绿素b
叶绿素a
胡萝卜素
由图可以看出：叶绿素主要吸收___________光，类胡萝卜素主要吸收 光。
红光和蓝紫
蓝紫
教材中的隐性知识 (1)源于必修1 P99“学科交叉”和图5－10：光是一种电磁波。可见光的波长范围大约是 nm。一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。(2)源于必修1 P99“与社会的联系”：生产上，用何种颜色的玻璃、塑料薄膜做温室大棚的顶棚产量高？阴天时，在功率相同的情况下，应该选择什么颜色的照明灯为蔬菜补充光源？提示 无色，因为日光中各种颜色的光均能通过，作物光合效率高。应选择补红光和蓝光的照明灯。
390～760
(1)提取色素时加碳酸钙的目的是使研磨更充分( )(2)绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上扩散得越快( )(3)叶绿素a和叶绿素b只吸收红光和蓝紫光( )(4)植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光( )
×
×
×
×
(源于必修1 P100“拓展题”)海洋中的藻类植物，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布一般依次是浅、中、深，这种现象与 有关，既 。
光能捕获
不同颜色的藻类吸收不同波长的光
实验出现异常现象的原因分析(1)滤纸条上色素带颜色过浅的原因分析①未加二氧化硅或研磨不充分，色素未充分提取出来。②使用放置数天的绿叶或绿叶用量少，滤液中的色素(叶绿素)含量太少。③一次加入的无水乙醇过多，导致提取液浓度太低。④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。⑤画滤液细线次数过少。⑥选用的绿叶叶脉过多，叶肉细胞过少。
重点剖析归纳
点击重点 攻克难点
(2)滤纸条色素带重叠：滤纸条未经干燥处理，滤液细线不能达到细、齐、直的要求，使色素扩散不一致。(3)滤纸条看不到色素带：①忘记画滤液细线；②滤液细线触及层析液，色素全部溶解到层析液中。(4)滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素的色素带：忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。
考向逐一突破
预测考向 总结方法
考向一 实验的基本原理和过程分析1.下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是A.绿叶中的色素只能溶解在无水乙醇中B.层析分离时必须确保滤液细线不触及层析液C.制备滤纸条时用圆珠笔画横线更方便D.若研磨绿叶时没有加入碳酸钙，则提取不到光合色素
√
解析 绿叶中的色素能溶解在丙酮、无水乙醇等有机溶剂中，A错误；层析分离时必须确保滤液细线不触及层析液，否则色素会溶解在层析液中，B正确；圆珠笔笔油中有色素，因此制备滤纸条时应该用铅笔画横线，C错误；碳酸钙的作用是防止色素被破坏，因此没有加入碳酸钙会导致层析后滤纸条上的叶绿素带颜色较浅，D错误。
2.在做提取和分离叶绿体中的光合色素实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为
A.①②③④ B.②④①③C.④②③① D.③②①④
√
解析 甲同学由于没有加入提取剂无水乙醇，所以提取液中不会出现色素，色素分离的结果是②；乙同学操作正确，色素分离后得到的色素带有四条，与④情况相符；丙同学由于未加CaCO3，所以叶绿素含量减少，所得到的色素带中两条叶绿素带比正常的色素带要窄，对应①；丁同学由于未加SiO2，导致叶片研磨不充分，最终导致各种色素的含量均减少，对应③。故B正确。
考向二 色素的种类和功能3.(2017·全国Ⅲ，3)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。下列叙述错误的是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640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
√
解析 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，在红光区不吸收光能，A项错误；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项正确；CO2的吸收速率和O2的释放速率随光波长的变化均可表示光合作用的作用光谱，C项正确；根据叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱可知，叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D项正确。
4.(2020·河北省唐山市高三一模)下表是科研人员测得大棚中某草莓在补充X光和Y光后叶片色素含量及果实产量的部分数据。下列分析错误的是
A.大棚中草莓叶片在不同光照下会做出适应性变化B.Y光组叶片颜色比对照组偏黄C.X光组叶绿体中NADPH合成速率小于Y光组D.补充Y光更有利于提高大棚草莓产量
√
解析 根据表格分析可知，在补充X光和Y光后，X光组和Y光组的色素含量变化不一样，说明植株在不同光照下会做出适应性变化，A正确；Y光组叶绿素总量增加，比对照组偏绿，B错误；根据单株果的数量和质量能推测出Y光组植株制造的有机物量高于X光组，所以X光组叶绿体中NADPH合成速率小于Y光组，C正确；根据表格分析，Y光组制造的有机物量高于X光组，所以补充Y光更有利于提高大棚草莓产量，D正确。
考点二
光合作用的过程
知识自主梳理
夯实基础 强化要点
1.光合作用的探究历程(连线)
2.光合作用的过程
类囊体的薄膜
[H]＋O2
叶绿体基质
(CH2O)
稳定的化学能
教材中的隐性知识 源于必修1 P103“相关信息”：光合作用过程中的[H]和呼吸作用中的[H]不同：光合作用中的[H]是 的简化表示方法；呼吸作用中的[H]是 的简化表示方法。
还原型辅酶Ⅰ(NADH)
还原型辅酶Ⅱ(NADPH)
3.反应式(1)产物为(CH2O)： 。(2)产物为C6H12O6： 。(3)元素的转移途径①H：3H2O _____ ________。②C：14CO2 ____ _________。③O：H218O _____；C18O2 ____ _________。
[3H]
(C3H2O)
14C3
(14CH2O)
18O2
C3
(CH218O)
4.光合作用和化能合成作用的比较
光能
无机物氧化释放的能量
硝化细菌
CO2和H2O
(1)没有叶绿体的生物无法进行光合作用( )(2)植物细胞都含有叶绿体( )(3)在真核细胞内，能进行光合作用的色素分布在叶绿体以及液泡中( )(4)植物在夜晚不能进行光反应，只能进行暗反应( )(5)光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜( )(6)光合作用过程中产生的ATP可以为细胞内的各项生命活动提供能量( )(7)14CO2中14C的转移途径是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)( )
×
×
×
×
×
×
×
(源于必修1 P100、102)下面是光合作用探究历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图，请分析：
(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)恩格尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因是什么？
提示 排除氧气和极细光束外的其他光的干扰。
(3)萨克斯实验中进行“黑暗”处理的目的是什么？
提示 消耗掉细胞中原有的淀粉，防止对实验结果造成干扰。
(4)萨克斯实验中在染色前通常用酒精对叶片进行脱色处理，目的是什么？
提示 防止叶片中色素颜色对实验结果的干扰。
(5)两实验设计中是如何形成对照的？
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。
重点剖析归纳
点击重点 攻克难点
1.光反应和暗反应的比较
2.环境改变时光合作用各物质含量的变化(1)“过程法”
(2)“模型法”
①图1中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、[H]、ATP。②图2中曲线甲表示C5、[H]、ATP，曲线乙表示C3。③图3中曲线甲表示C5、[H]、ATP，曲线乙表示C3。④图4中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、[H]、ATP。
3.连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析(1)光反应为暗反应提供的[H]和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。(2)在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物的积累量要多。
考向逐一突破
预测考向 总结方法
考向一 光合作用过程的综合考查5.下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，物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示)。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18OD.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
√
解析 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项正确、B项错误；
光合色素具有吸收、传递和转化光能的作用，D项正确。
6.如图表示光合作用过程，a、b、c表示物质，甲、乙表示场所，下列有关分析错误的是A.物质b可能是ADP和PiB.物质c直接被还原生成(CH2O)和C5C.甲中色素不溶于水，能溶于有机溶剂D.乙中含有多种催化反应的酶
√
解析 根据图示可看出，甲是叶绿体的类囊体薄膜，是光合作用光反应的场所，乙为叶绿体基质，是暗反应的场所，物质b可能是暗反应为光反应提供的ADP和Pi，A正确；物质c为CO2，CO2转化成(CH2O)和C5需经过CO2的固定和C3的还原两个过程，B错误；类囊体薄膜上的色素不溶于水，能溶于有机溶剂，C正确；叶绿体基质中含有多种催化反应的酶，D正确。
考向二 不同条件下光合作用过程中物质含量的变化分析7.将单细胞绿藻置于适宜的温度、光照以及充足的CO2条件下培养，经一段时间后，突然停止光照，则下列叙述中不会发生的是A.光反应停止，不能形成NADPH和ATPB.短时间内暗反应仍进行，CO2与C5继续结合形成C3C.短时间内绿藻体内C3的含量会上升D.由于没有NADPH和ATP供应，C3不能形成糖类等物质，积累了许多C5
√
解析 光照突然停止，光反应不能进行，不能形成ATP和NADPH，短时间内在CO2充足的条件下，CO2继续与C5结合形成C3，但因NADPH及ATP供应不足，C3的还原受阻，无法合成C5和有机物，故细胞内C3增加，C5减少。
8.(2020·北京海淀人大附中高三月考)植物的叶肉细胞在光下合成糖，以淀粉的形式储存。通常认为若持续光照，淀粉的积累量会增加，但科研人员有了新的发现。(1)叶肉细胞吸收的CO2，在___________中被固定形成C3，C3在________阶段产生的_________的作用下，形成三碳糖，并进一步合成淀粉。
ATP和[H]
叶绿体基质
光反应
解析 叶肉细胞吸收的CO2，在叶绿体基质中参与光合作用的暗反应过程，CO2首先与C5结合生成C3，在光反应提供的ATP和[H]的作用下被还原。
(2)科研人员给予植物48小时持续光照，测定叶肉细胞中的淀粉量，结果如图1所示。实验结果反映出淀粉积累量的变化规律是_______________________________________________________________________。
解析 由图分析可知，0～24小时内，淀粉积累量随着持续光照时间增加而逐渐增加，24小时后几乎不增加。
最初一段
时间内，随着持续光照时间增加，淀粉积累量逐渐增加，之后保持稳定
(3)为了解释(2)的实验现象，研究人员提出了两种假设。假设一：当叶肉细胞内淀粉含量达到一定值后，淀粉的合成停止。假设二：当叶肉细胞内淀粉含量达到一定值后，淀粉的合成与降解同时存在。为验证假设，科研人员测定了叶肉细胞的CO2吸收量和淀粉降解产物——麦芽糖的含量，结果如图2所示。
实验结果支持上述哪一种假设？请运用图中证据进行阐述：___________________________________________________________________________________________________________________。
支持假设二。实验结果显示，叶肉细胞持续(或并未停止)吸收CO2，麦芽糖的含量快速增加，说明淀粉的合成与降解同时存在
解析 叶肉细胞的CO2吸收量代表光合作用中淀粉的合成量，麦芽糖的含量代表淀粉的分解量。分析图2可知，CO2吸收量基本不变，即淀粉的合成没有停止，而从第6小时开始麦芽糖的含量逐渐增加，说明淀粉在不断分解，即淀粉合成和降解同时存在，支持假设二。
(4)为进一步确定该假设成立，研究人员在第12小时测得叶肉细胞中的淀粉含量为a，之后为叶片光合作用通入仅含13C标记的13CO2 4个小时，在第16小时测得叶肉细胞中淀粉总量为b,13C标记的淀粉含量为c。若淀粉量a、b、c的关系满足________________(用关系式表示)，则该假设成立。
b－a解析 第12小时测得叶肉细胞中的淀粉含量为a，第16小时测得叶肉细胞中淀粉总量为b，则b－a代表通入13CO2的4个小时内淀粉的积累量，若小于这4个小时内淀粉合成总量c，即b－a光合作用的影响因素及应用
考点三
知识自主梳理
夯实基础 强化要点
1.光照强度
(1)原理：光照强度通过影响植物的 反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速率 ，产生的[H]和ATP增多，使暗反应中C3的还原加快，从而使光合作用产物增加。
光
加快
(2)曲线解读①A点：光照强度为0，只进行 。②AB段：随着光照强度逐渐增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐 。③B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度 细胞呼吸强度，此时的光照强度称为 点。④BC段：表明随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强。⑤D点：D点后光照强度增加，光合作用不再增强，此时内部的限制因素是：光合色素含量、 的数量和活性；外部限制因素是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。D点的光照强度称为 点。
细胞呼吸
减少
等于
光补偿
酶
光饱和
(3)应用：①温室生产中，适当增强 ，以提高光合速率，使作物增产；②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。2.CO2浓度
光照强度
(1)原理：CO2影响 反应阶段，制约 的形成。(2)曲线解读①图1中A点表示 点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度。②图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。③B点和B′点对应的CO2浓度都表示 点。
暗
C3
CO2补偿
CO2饱和
(3)应用：在农业生产上可以通过通风，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合速率。3.温度
(1)原理：温度通过影响 影响光合作用，主要制约暗反应。(2)应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当 室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。
酶的活性
降低
4.水分和矿质元素
(1)原理①水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。②矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。(2)应用：农业生产中，可根据作物的生长规律，合理灌溉和施肥。
5.多因子变量对光合速率的影响
(1)曲线分析P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。Q点：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的主要因子，影响因素主要为各曲线所表示的因子。
(2)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用所需酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，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浓度以提高光合速率。
(1)光照强度只影响光反应，不影响暗反应( )(2)只要有光照，植物就能正常生长( )(3)镁可以影响叶绿素的合成从而影响光反应( )(4)水分能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内，从而影响光合作用( )(5)整个植物体处于光补偿点时，叶肉细胞的光合作用强度和呼吸作用强度相等( )
×
×
√
√
×
(1)(源于必修1 P106“拓展题”)下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题：①7～10时的光合作用强度不断增强的原因是 。
②10～12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是___________________________________________________________________________________。
光照强度逐渐增大
此时温度很高，导致气孔大量关闭，CO2无法进入叶片组织，致使光合作用暗反应受到限制
③14～17时的光合作用强度不断下降的原因是 。④从图中可以看出，限制光合作用的因素有 。⑤依据本题提供的信息，提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施：__________________________________________________________________________________________________________________。
光照强度不断减弱
光照强度、温度
根据本题信息，可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用强度
(2)在北方的冬暖大棚中施用有机肥有哪些益处？(至少说出两点)
提示 有机肥中的有机物被土壤中的微生物分解成各种矿质元素，增加了土壤的肥力，另外还释放出热量和CO2，增加了大棚内的温度和CO2浓度，有利于光合作用。
考向逐一突破
预测考向 总结方法
考向一 光合作用影响因素的综合考查9.(2020·四川省绵阳市高三四模)为探究CO2浓度和氮肥对小麦产量的影响，某同学通过实验测得小麦单位叶面积的CO2吸收速率(mmol/h)，结果如图所示。下列说法错误的是A.该实验中的温度和光照强度应适宜并且 保持一致B.吸收的氮可用于合成NADPH和叶绿素 等含氮物质C.适当增大CO2浓度和施加氮肥都有利于小麦增产D.叶绿体中CO2的固定量就是测得的叶片的CO2吸收量
√
解析 分析图示可知，随着CO2浓度的增加，小麦单位叶面积的CO2吸收速率增加，光合速率增强。相同的CO2浓度下，施加氮肥的组比不施加氮肥的组CO2吸收速率快，光合速率强。本实验中的自变量是CO2浓度和是否施加氮肥，温度和光照强度为无关变量，各组应适宜并且保持一致，A正确；
叶片的CO2吸收量代表净光合速率，叶绿体中CO2的固定量代表真正光合速率，真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，故叶绿体中CO2的固定量不等于测得的叶片的CO2吸收量，D错误。
10.(经典高考题)某植物净光合速率的变化趋势如下图所示。
据图回答下列问题：(1)当CO2浓度为a时，高光强下该植物的净光合速率为____。CO2浓度在a～b之间时，曲线__________表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。
0
A、B、C
解析 根据曲线图可知，当CO2浓度为a时，高光强下(曲线A)该植物的净光合速率为0；分析坐标图中曲线的走势可以看出，当CO2浓度在a～b之间时，曲线A、B和C的净光合速率都随着CO2浓度的增高而增高。
(2)CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是______。
光强
解析 由题图可知，影响净光合速率的因素为CO2浓度和光强。当CO2浓度大于c时，由于受光强的限制，光反应产生的[H]和ATP不足，暗反应受到限制，曲线B和C的净光合速率不再增加。
(3)当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量_____(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。
大于
解析 当环境中的CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，植物的净光合速率小于0，说明该植物此时呼吸作用产生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。
(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑______这一因素的影响，并采取相应措施。
光强
解析 据图可推测，光强和CO2浓度都会影响植物的净光合速率，因此若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应同时考虑光强这一因素的影响。
考向二 农业生产中的应用11.(2021·四川省绵阳市高三二诊)细胞代谢在日常生活和生产中应用广泛，下列方法合理的是A.冬季蔬菜大棚可用蓝色薄膜提高农作物光合速率B.夜间蔬菜大棚可适当提高温度，有利于提高产量C.土壤板结后松土主要是促进农作物根系吸收水分D.充入一定量的氮气可以延长水果蔬菜储藏的时间
√
解析 光合色素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光，所以采用蓝色的薄膜不仅不能提高光合速率，反而降低光合速率，A错误；温度通过影响酶的活性来影响绿色植物的有机物的净积累，白天适当提高温度有利于增加光合作用，夜间适当降低温度有利于减弱呼吸作用，减少有机物消耗，提高有机物的净积累量，从而提高作物产量，B错误；土壤板结后，及时松土透气能够增加土壤的通气量，有利于植物的根系进行有氧呼吸，并能促进其吸收土壤中的矿质元素，C错误；充入一定量的氮气可抑制细胞的有氧呼吸，减少有机物的消耗，从而可以延长水果蔬菜储藏的时间，D正确。
12.(2020·全国Ⅰ，30)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)中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有__________________________________________________________________________(答出2点即可)。
减少杂草对水分、矿质元素和光的竞
争；增加土壤氧气含量，促进根系的细胞呼吸
解析 耕松土包括去除杂草和疏松土壤两个方面，去除杂草降低了杂草与作物间的竞争，土壤中的水分、矿质元素离子能更充分地被作物吸收利用；疏松土壤可增加土壤中氧气的含量，有利于根系的有氧呼吸，从而满足根系主动运输吸收矿质元素离子等生理活动对ATP的需求。
(2)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是___________________________________________________(答出1点即可)。
肥料中的
矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
解析 肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被农作物的根系吸收，另外，施肥后土壤中的矿质元素离子的浓度增加，容易导致细胞液浓度小于土壤溶液浓度，作物根细胞失水，引起“烧苗”。浇水后稀释了矿质元素离子的浓度且利于矿质元素呈离子状态，有利于根系对矿质元素离子的吸收。
(3)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________________________________________________________________________________________________________________________________。
A和C
作物A光饱和点高且长得高，可利用上层光照
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 作物A的光饱和点和株高都比较高，可充分利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点比较低、株高矮，可充分利用下层的弱光进行光合作用，因此作物A和C最适合进行间作。
考点四
探究光照强度对光合作用强度的影响
通读实验内容
吃透原理 理清流程
2.实验装置分析
(1)自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。(2)中间盛水的玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内水温产生影响。
(3)因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强弱。
剖析实验要点
把握关键 注重细节
1.实验结果的生理状态分析(1)在黑暗情况下，植物叶片只进行细胞呼吸，吸收氧气，产生的二氧化碳较易溶于水，所以叶片沉在水底。细胞生理状态如图1：
(2)在弱光下，此时的光合作用小于或等于细胞呼吸，叶片中仍然没有足够的氧气，叶片仍然沉在水底。细胞生理状态如下图2和图3：
(3)在中、强光下，光合作用大于细胞呼吸，叶片中会有足够的氧气产生，从而充满了细胞间隙并释放到外界一部分，使叶片浮起来。细胞生理状态如图4：
2.“叶片上浮法”应用中的三点注意(1)叶片上浮的原因是光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，不要片面认为只是光合作用产生了O2。(2)打孔时要避开大的叶脉，因为叶脉中没有叶绿体，而且会延长小圆形叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。(3)为确保溶液中CO2含量充足，小圆形叶片可以放入NaHCO3溶液中。
考向逐一突破
预测考向 总结方法
考向 光合作用影响因素的实验探究13.右图甲表示在一定条件下测得的某植物体光照强度与光合速率的关系；图乙是某同学“探究影响植物光合速率的因素”的实验装置；图丙是某兴趣小组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浓度与时间关系的曲线。请分析回答：
(1)图甲中的a点表示_________，影响a点上下移动的外界因素主要是______，所以用大棚种植蔬菜时，可采用_____________的方法来提高细胞中有机物的积累量；d点后限制大棚蔬菜光合作用的环境因素主要是 _________，因此大棚种植可采取的措施是___________。
增施农家肥
呼吸速率
温度
加大昼夜温差
CO2浓度
(2)图甲中的c点时，叶肉细胞中产生ATP的场所有_____________________________；此时，叶肉细胞光合作用产生的有机物_____(“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用消耗的有机物。
大于
叶绿体、线粒体、细
胞质基质
(3)图乙装置实验中每隔15 min加大一次广口瓶与灯之间的距离，随着时间与距离的增加，气泡产生速率下降，产生这一结果的原因是_______________和_____________，导致光合速率下降，O2释放量减小，气泡产生速率下降。
光照强度
减弱
CO2浓度降低
(4)由图丙可推知，24小时内密闭玻璃温室中氧气浓度最大的是_____(填时间)时，该植物24小时有机物会_____(填“增加”“减少”或“不变”)。
18
减少
网络构建 要语必背
1.核心概念(1)(必修1 P101)光合作用：是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)(必修1 P103)光反应阶段：光合作用第一阶段中的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫做光反应阶段。(3)(必修1 P104)暗反应阶段：光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都可以进行，这个阶段叫做暗反应阶段。(4)(必修1 P105)化能合成作用：自然界中少数种类的细菌，能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的过程。
2.教材结论性语句(1)(必修1 P98)绿叶中的色素有4种，它们可以归纳为两类：叶绿素(含量约占3/4)和类胡萝卜素(含量约占1/4)，其中叶绿素包含叶绿素a(蓝绿色)和叶绿素b(黄绿色)。类胡萝卜素包含胡萝卜素(橙黄色)和叶黄素(黄色)。(2)(必修1 P99)叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。(3)(必修1 P100)叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。
重温高考 真题演练
1.(2019·全国Ⅰ，3)将一株质量为20 g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株达到40 g，其增加的质量来自A.水、矿质元素和空气 B.光、矿质元素和水C.水、矿质元素和土壤 D.光、矿质元素和空气
√
解析 黄瓜幼苗可以吸收水，增加鲜重；也可以从土壤中吸收矿质元素，合成相关的化合物；还可以利用大气中二氧化碳进行光合作用制造有机物增加细胞干重。植物光合作用将光能转化成了有机物中的化学能，并没有增加黄瓜幼苗的质量，故黄瓜幼苗在光照下增加的质量来自水、矿质元素、空气。综上所述，A项符合题意。
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2.(2020·江苏，6)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是A.提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂B.研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏C.研磨时添加石英砂有助于色素提取D.画滤液细线时应尽量减少样液扩散
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解析 无水乙醇常作为提取叶绿体色素的溶剂，A项正确；研磨时要加入碳酸钙(CaCO3)，可防止叶绿素被破坏，B项错误；研磨时添加石英砂，能够使研磨更充分，有助于色素的提取，C项正确；画滤液细线时要做到细、直、齐，减少样液扩散，以保证滤纸条上形成的色素带清晰、整齐，D项正确。
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3.(2020·天津，5)研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是A.产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质B.该反应体系不断消耗的物质仅是CO2C.类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原D.与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素
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解析 绿色植物光反应的场所是类囊体薄膜，产物有O2、[H]、ATP，暗反应的场所是叶绿体基质，产物是糖类等有机物，据此推断该半人工光合作用反应体系中产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A项正确；该反应体系不断消耗的物质不仅是CO2，还有水等，B项错误；类囊体产生的[H]、ATP参与CO2固定与还原，C项错误；该反应体系含有从菠菜中分离的类囊体，类囊体上含有光合作用色素，D项错误。
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4.(2020·山东，21)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
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(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是_____________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为________________。
模块1和模块2
五碳化合物(或C5)
解析 分析题图可知，模块1将光能转换为电能，模块2电解水，同时转换能量供模块3还原CO2产生糖类，比较这一过程与光合作用的全过程可知，模块1和模块2相当于光合作用的光反应阶段，模块3相当于光合作用的暗反应阶段。
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根据上面的分析可知，该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块，即吸收和转化光能的模块是模块1和模块2。光合作用的暗反应包括两步反应，一是CO2的固定：CO2在特定酶的作用下，与C5结合，形成C3。二是C3的还原：C3接受ATP和NADPH释放的能量，在酶的作用下最终转化为糖类和C5。比较该过程与模块3的反应过程可知，甲与CO2反应产生乙，这一阶段为CO2的固定，那么甲为C5，即五碳化合物，乙为C3，即三碳化合物。
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(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将_____(填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是_________________________________________。
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减少
模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足
解析 若正常运转过程中气泵突然停转，相当于光合作用过程中突然停止供应CO2，CO2的固定受阻，进而导致乙(C3)的合成量减少，短时间内C3的还原正常进行，消耗量不变，C3含量减少。光合作用的暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋，若气泵停转时间较长，相当于暗反应无法进行，就无法为模块2提供ADP、Pi和NADP＋，从而影响了模块2中的能量转换效率。
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(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量______(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是______________________________________________________________。
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高于
人工光合作用系
统没有呼吸作用消耗糖类(或植物呼吸作用消耗糖类)
解析 植物有机物的积累量称为净光合作用量，即有机物的制造量(真正光合作用量)减去呼吸作用消耗的有机物量。这个人工光合作用系统中只有有机物的制造，没有呼吸作用的消耗，所以在固定的CO2量(即真正光合作用量)相等的情况下，有机物(糖类)的积累量将高于植物。
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(4)干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是_______________________________________。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
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叶片气孔开放
程度降低，CO2的吸收量减少
解析 干旱条件下，植物为降低蒸腾作用对水分的过度散失，气孔的开放程度降低，进而影响CO2的吸收，会间接影响光合作用速率。
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5.(2018·全国Ⅰ，30)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___。
甲
解析 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。
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(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_____________________________________________________________________________________________________________________________。
甲
解析 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。
合速率降低的幅度比乙大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大
光照强度降低导致甲植物净光
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(3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是____。
解析 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。
乙
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(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。
解析 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。
CO2
课时精练
一、选择题1.(2020·河北省衡水中学高三第一次模拟)下列关于光合作用探究历程中相关实验的描述，错误的是A.饥饿处理后，天竺葵叶片曝光部位可向遮光部位运输小分子有机物B.受到均匀光照时，好氧细菌分布在水绵带状叶绿体所有受光照部位C.改变水中H218O所占的比例，小球藻释放的氧气中18O2所占的比例也随 之变化D.供给小球藻14CO2，叶绿体内含14C的三碳化合物会不断积累
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解析 饥饿处理后，天竺葵叶片曝光部分合成的小分子有机物如葡萄糖可向遮光部分运输，A正确；叶绿体是光合作用产生氧气的场所，受到均匀光照，在水绵带状叶绿体周围有氧气释放，所有受光照部位都有好氧细菌分布，B正确；光合作用释放的氧气来自水的光解，改变水中H218O所占的比例，小球藻释放的氧气中18O2所占的比例也随之改变，C正确；在暗反应过程中CO2与C5反应生成C3，C3进一步转化为糖类和C5，叶绿体内C3和C5保持动态平衡，所以供给小球藻14CO2，叶绿体内含14C的三碳化合物不会不断积累，D错误。
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2.提取光合色素，进行纸层析分离，对该实验中各种现象的解释，正确的是A.未见色素带，说明材料可能为黄化叶片B.色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液C.提取液呈绿色是由于含叶绿素a和叶绿素b较多D.胡萝卜素处于滤纸条最上方，是因为其在提取液中的溶解度最高
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解析 黄化叶片也可见叶黄素和胡萝卜素的色素带，未见色素带的原因可能是层析液没及滤液细线而使色素溶解于层析液中，A错误；叶绿体中的色素能够溶解在层析液中，B错误；叶绿素含量比类胡萝卜素含量多，故提取液常呈绿色，C正确；叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，胡萝卜素处于滤纸条最上方，是因为在层析液(而不是提取液)中的溶解度最高，D错误。
3.(2021·山西省晋中市一模)蓝藻在光合作用中以H2O作为供氢体，而光合细菌则以H2S作为供氢体进行光合作用。下列叙述错误的是A.二者的光合色素均分布在类囊体薄膜上B.二者的拟核中均含有一个环状的DNA分子C.二者均在核糖体上合成光合作用所需的酶D.蓝藻进行光合作用产生O2，但光合细菌不产生O2
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解析 二者都属于原核生物，无叶绿体，故无类囊体薄膜，A错误；二者都是原核生物，有拟核，拟核中分布的是环状的DNA分子，B正确；二者都有核糖体，光合作用所需的酶都是在核糖体上合成的，C正确；蓝藻进行光合作用产生O2，但光合细菌以H2S作为供氢体进行光合作用，无法产生O2，D正确。
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4.如图所示为某阳生植物细胞在夏季晴天某一天内，光合作用过程中C3、C5化合物的数量变化。若第二天中午天气由光照强烈转向阴天时，叶绿体中C3含量的变化、C5含量的变化分别相当于曲线中的A.c→d段(X)、b→c段(Y)B.d→e段(X)、d→e段(Y)C.d→e段(Y)、c→d段(X)D.b→c段(Y)、b→c段(X)
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解析 由光照强烈转向阴天时，光反应提供的ATP、[H]减少，导致C3还原过程减弱，故叶绿体中C3含量增多，相当于曲线中d→e段(X)；但CO2的固定仍在进行，故C5含量减少，相当于曲线中d→e段(Y)，B正确。
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5.把一株牵牛花在黑暗中放置一昼夜，然后利用下图装置进行实验。该实验不能用于验证A.光合作用需要CO2 B.光合作用能产生O2C.光合作用需要光 D.光合作用需要叶绿体
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解析 图中NaOH的作用是吸收CO2，所以该装置可以用于验证光合作用需要CO2，A正确；图中没有检验O2的设置，B错误；
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图中铝箔的作用是遮光，从而证明光合作用需要光，C正确；图中白斑叶片分为绿色部分和白色部分，可以用于验证光合作用需要叶绿体，D正确。
6.图甲为研究光合作用的实验装置，用打孔器在某植物的叶片上打出多个圆片，再用气泵抽出气体直至叶片沉底，然后将等量的叶圆片转至不同温度的NaHCO3(等浓度)溶液中，给予一定的光照，测量每个培养皿叶片上浮至液面所用的平均时间(图乙)。下列相关分析正确的是A.在ab段，随着水温的增加，净光合速率逐渐减小B.上浮至液面的时间可反映净光合速率的相对大小C.通过图乙分析可以找到真正光合作用的 最适温度D.因为抽气后不含氧气，实验过程中叶片 不能进行有氧呼吸
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解析 ab段，随着水温的增加，叶圆片上浮至液面所需要的时间缩短，说明氧气产生速率加快，净光合速率逐渐增大，A项错误；通过图乙分析可以找到净光合作用的最适温度，C项错误；虽然抽气后叶片不含氧气，但实验过程中的光照可以引起光合作用产生氧气，故实验过程中叶片能进行有氧呼吸，D项错误。
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7.如图表示在一定的光照强度和温度下，植物光合作用增长速率随CO2浓度变化的情况，下列有关说法错误的是A.与D点相比，C点时细胞内[H]的含量较高B.与A点相比，B点时细胞内的C5含量较低C.图中C点时光合作用速率达到最大值D.图中D点以后限制光合速率的主要环境因素是光照强度或温度
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解析 与D点相比，C点时细胞内CO2含量少，CO2固定产生的C3少，需要的[H]少，因此[H]的含量较高，A正确；与A点相比，B点时细胞内的CO2含量多，CO2固定消耗的C5多，因此C5的含量较低，B正确；图中纵轴代表光合作用增长速率，D点之前光合速率一直在增长，因此D点光合速率最大，C错误；
横坐标表示CO2浓度，D点时光合速率不再随着CO2浓度的升高而加快，说明D点时CO2不再是限制因素，此时限制光合作用速率的主要环境因素是光照强度或温度，D正确。
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8.如图表示蝴蝶兰在正常条件下和长期干旱条件下CO2吸收速率的日变化曲线，据图分析，下列叙述正确的是A.长期干旱条件下，蝴蝶兰可通过夜间吸收CO2以适应环境B.长期干旱条件下，叶肉细胞在10～16时不能进行光反应C.正常条件下，12时CO2吸收速 率最快，植株干重最大D.长期干旱条件下，叶肉细胞在 0～24时不能产生ATP
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解析 由图可以看出，在长期干旱条件下，蝴蝶兰除了可以进行细胞呼吸外还可在夜间吸收CO2并储存在细胞中，而白天气孔关闭，A正确；10～16时CO2的吸收速率降为0，此时的光合作用速率等于细胞呼吸的速率，B错误；正常条件下，12时CO2吸收速率最快，表明此时光合作用最强，但是植株干重在20点之前与横轴的交点处最大，C错误；长期干旱条件下，植物细胞在0～24时都可进行呼吸作用，产生ATP，D错误。
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9.下面列举了一些与温室大棚种植蔬菜有关的生产措施，你认为不合理的是A.温室的设计应尽量提高采光效率，尽量减少不必要的热量散失B.施足有机肥可直接为植物提供有机营养，同时可以补充大棚内的CO2C.采用无土栽培技术，可按植物的需求配给营养，节约成本D.夜晚适当降低温度可提高作物产量
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解析 有机肥可以被微生物分解产生CO2和矿质元素，可直接为植物提供矿质营养，同时可以补充大棚内的CO2，植物不能吸收有机营养，B错误；夜晚适当降低温度可以减少夜间细胞呼吸消耗的有机物，可以提高作物产量，D正确。
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二、非选择题10.图甲表示光合作用过程的图解，图乙为大棚中栽培的某种蔬菜在水肥充足、温度适宜条件下，光合强度受环境因素影响的变化曲线图。请据图分析并回答下列问题：
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(1)参与光合作用的色素分布在叶绿体的____________上。
类囊体薄膜
(2)光合作用的过程可以分为两个阶段，图甲中B表示 ________阶段，反应场所是___________。(3)图甲中A生理过程的产物是_______________。(4)由图乙可知，影响光合作用的外界因素是__________和_________。
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O2、[H]、ATP
暗反应
叶绿体基质
光照强度
CO2浓度
(5)比较图乙中Ⅰ、Ⅱ两条曲线，当光照强度大于a时，曲线Ⅱ的光合强度不再增大的原因是______________，限制了光合作用________阶段的进行。
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CO2浓度过低
暗反应
11.某研究小组将生长状况相似的菠菜幼苗均分为A、B两组进行实验探究，A组培养在完全培养液中，B组培养在缺Mg2＋的培养液中，其他条件相同且适宜。一段时间后，持续提供14C标记的二氧化碳进行光合作用，然后检测并比较14C标记的有机化合物的量。请回答下列问题：(1)该实验的目的是_______________________________。
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探究Mg2＋对植物光合作用的影响
解析 根据实验的自变量为是否含有Mg2＋，说明该实验的目的是探究Mg2＋对植物光合作用的影响。
(2)B组14C标记的(CH2O)的量比A组低，原因是___________________________________________________________________________________________。
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缺少Mg2＋不利于叶绿素
解析 由于缺少Mg2＋不利于叶绿素的合成，导致光反应产生的[H]和ATP不足，C3的还原减弱，形成的(CH2O)减少，所以B组14C标记的(CH2O)的量比A组低。
的合成，光反应产生的[H]和ATP不足，C3的还原减弱，形成的(CH2O)减少
(3)在检测过程中，发现6 s后有十余种产物含有放射性，而0.5 s内只发现一种产物含有放射性，这种产物最可能是____________。
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解析 根据题干信息，提供14C标记的二氧化碳进行光合作用，二氧化碳与C5反应，生成三碳化合物，所以0.5 s内发现的唯一的含放射性的物质最可能是三碳化合物。
三碳化合物
(4)实验中的“其他条件”主要是指__________________ (至少答两项)。若在实验过程中突然停止14CO2供应，则此时两组实验中14C5的含量均会______，(CH2O)/C3的比值会_____。
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解析 实验中的“其他条件”指的是无关变量，如温度、光照、pH等。若在实验过程中突然停止14CO2供应，则生成的C3减少，消耗的C5也减少，导致两组实验中14C5的含量均增加，(CH2O)/C3的比值也增大。
温度、光照、pH等
增加
增大
12.在玻璃温室中，某研究小组分别用三种单色光对某种绿色蔬菜进行光源(补光)实验，结果如图1所示，补光的光照强度为150 μmol·m－2·s－1，补光时间为上午7：00～10：00，温度适宜。请回答下列问题：
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(1)补光效果最好的补光组是_______________。若该补光组在9：00突然停止补光，则短时间内叶肉细胞中C3的含量将______。
680 nm
补光组
增多
解析 从图中四条曲线对比可知，给植株补充680 nm补光时，CO2吸收速率最大，所以补光最好的组为680 nm补光组；若该补光组在9：00时突
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然停止补光，就会使光照强度减弱，光反应产生的[H]和ATP就会减少，这样暗反应中的C3的还原过程就会减慢，而CO2的固定仍在进行，故叶肉细胞中的C3含量将增多。
(2)根据光合色素吸收光谱分析，不同单色光补光后结果不同的直接原因是________________________________。
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光合色素对不同单色光的吸收量不同
解析 根据光合色素吸收光谱分析，不同的色素吸收不同单色光的量是不同的，所以不同单色光补光后结果不同的直接原因是光合色素对不同单色光的吸收量不同。
(3)科学家研究了不同光质对芹菜光合作用的影响，分别设置了白光(W)、白光＋红光(WR)、白光＋蓝光(WB)、白光＋红光＋蓝光(WRB)四种处理。然后测定了单位时间内叶片吸收的CO2量和RuBP羧化酶(一种与CO2的固定有关的酶)活性的变化，结果如图2。
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①该研究中作为对照组的是______，设置对照组的目的是____________________。
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白光
解析 分析实验目的可知，该实验中自变量是不同波长的光照，因变量是净光合速率(即CO2吸收速率)和RuBP羧化酶活性，其他因素如温度、CO2浓度、植物生长状况等均为无关变量，白光作为对照组，目的是排除无关因素的干扰。
排除无关因素
的干扰
②如果要测定单位时间内芹菜叶片光合作用消耗的CO2总量，还需要测定_______________________________。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
单位时间内细胞呼吸释放CO2的量
解析 如果要测定单位时间内芹菜叶片光合作用消耗CO2的总量，还需要测定单位时间内细胞呼吸释放CO2的量。
③如果需要进一步探究光质是否影响芹菜的光反应，还需测定叶片中_________________________的含量。
1
2
3
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12
叶绿素(或叶绿体中的色素)
解析 探究光质是否影响芹菜的光反应，还需测定叶片中叶绿素的含量。
④实验结果表明：增加______(填“红光”或“蓝光”)可增强芹菜光合能力，原因与_____________________有关。
1
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红光
解析 光合色素对不同的单色光的吸收量不同，根据柱形图可知，增加红光可增强芹菜光合能力，原因与RuBP羧化酶活性增强有关。
RuBP羧化酶活性增强
本课结束
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光与光合作用
第9讲
【目标要求】
1.光合作用的基本过程。2.影响光合作用速率的环境因素。3.实验：叶绿体色素的提取和分离。
考点一 捕获光能的色素和结构
考点二 光合作用的过程
考点三 光合作用的影响因素及应用
网络构建要语必背
重温高考真题演练
课时精练
内容索引
考点四 探究光照强度对光合作用强度的影响
考点一
捕获光能的色素和结构
知识自主梳理
夯实基础 强化要点
1.绿叶中色素的提取和分离(1)实验原理
溶解度
有机溶剂(如无水乙醇)
(2)实验步骤
扩散均匀
二氧化硅
碳酸钙
(3)实验结果
最少
最高
最快
最多
最低
最慢
2.叶绿体的结构及其中的色素(1)叶绿体的结构①结构模式图
②功能：进行 的场所。
光合作用
(2)色素的吸收光谱
叶黄素
叶绿素b
叶绿素a
胡萝卜素
由图可以看出：叶绿素主要吸收___________光，类胡萝卜素主要吸收 光。
红光和蓝紫
蓝紫
教材中的隐性知识 (1)源于必修1 P99“学科交叉”和图5－10：光是一种电磁波。可见光的波长范围大约是 nm。一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。(2)源于必修1 P99“与社会的联系”：生产上，用何种颜色的玻璃、塑料薄膜做温室大棚的顶棚产量高？阴天时，在功率相同的情况下，应该选择什么颜色的照明灯为蔬菜补充光源？提示 无色，因为日光中各种颜色的光均能通过，作物光合效率高。应选择补红光和蓝光的照明灯。
390～760
(1)提取色素时加碳酸钙的目的是使研磨更充分( )(2)绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上扩散得越快( )(3)叶绿素a和叶绿素b只吸收红光和蓝紫光( )(4)植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光( )
×
×
×
×
(源于必修1 P100“拓展题”)海洋中的藻类植物，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布一般依次是浅、中、深，这种现象与 有关，既 。
光能捕获
不同颜色的藻类吸收不同波长的光
实验出现异常现象的原因分析(1)滤纸条上色素带颜色过浅的原因分析①未加二氧化硅或研磨不充分，色素未充分提取出来。②使用放置数天的绿叶或绿叶用量少，滤液中的色素(叶绿素)含量太少。③一次加入的无水乙醇过多，导致提取液浓度太低。④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。⑤画滤液细线次数过少。⑥选用的绿叶叶脉过多，叶肉细胞过少。
重点剖析归纳
点击重点 攻克难点
(2)滤纸条色素带重叠：滤纸条未经干燥处理，滤液细线不能达到细、齐、直的要求，使色素扩散不一致。(3)滤纸条看不到色素带：①忘记画滤液细线；②滤液细线触及层析液，色素全部溶解到层析液中。(4)滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素的色素带：忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。
考向逐一突破
预测考向 总结方法
考向一 实验的基本原理和过程分析1.下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是A.绿叶中的色素只能溶解在无水乙醇中B.层析分离时必须确保滤液细线不触及层析液C.制备滤纸条时用圆珠笔画横线更方便D.若研磨绿叶时没有加入碳酸钙，则提取不到光合色素
√
解析 绿叶中的色素能溶解在丙酮、无水乙醇等有机溶剂中，A错误；层析分离时必须确保滤液细线不触及层析液，否则色素会溶解在层析液中，B正确；圆珠笔笔油中有色素，因此制备滤纸条时应该用铅笔画横线，C错误；碳酸钙的作用是防止色素被破坏，因此没有加入碳酸钙会导致层析后滤纸条上的叶绿素带颜色较浅，D错误。
2.在做提取和分离叶绿体中的光合色素实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为
A.①②③④ B.②④①③C.④②③① D.③②①④
√
解析 甲同学由于没有加入提取剂无水乙醇，所以提取液中不会出现色素，色素分离的结果是②；乙同学操作正确，色素分离后得到的色素带有四条，与④情况相符；丙同学由于未加CaCO3，所以叶绿素含量减少，所得到的色素带中两条叶绿素带比正常的色素带要窄，对应①；丁同学由于未加SiO2，导致叶片研磨不充分，最终导致各种色素的含量均减少，对应③。故B正确。
考向二 色素的种类和功能3.(2017·全国Ⅲ，3)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。下列叙述错误的是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640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
√
解析 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，在红光区不吸收光能，A项错误；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项正确；CO2的吸收速率和O2的释放速率随光波长的变化均可表示光合作用的作用光谱，C项正确；根据叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱可知，叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的，D项正确。
4.(2020·河北省唐山市高三一模)下表是科研人员测得大棚中某草莓在补充X光和Y光后叶片色素含量及果实产量的部分数据。下列分析错误的是
A.大棚中草莓叶片在不同光照下会做出适应性变化B.Y光组叶片颜色比对照组偏黄C.X光组叶绿体中NADPH合成速率小于Y光组D.补充Y光更有利于提高大棚草莓产量
√
解析 根据表格分析可知，在补充X光和Y光后，X光组和Y光组的色素含量变化不一样，说明植株在不同光照下会做出适应性变化，A正确；Y光组叶绿素总量增加，比对照组偏绿，B错误；根据单株果的数量和质量能推测出Y光组植株制造的有机物量高于X光组，所以X光组叶绿体中NADPH合成速率小于Y光组，C正确；根据表格分析，Y光组制造的有机物量高于X光组，所以补充Y光更有利于提高大棚草莓产量，D正确。
考点二
光合作用的过程
知识自主梳理
夯实基础 强化要点
1.光合作用的探究历程(连线)
2.光合作用的过程
类囊体的薄膜
[H]＋O2
叶绿体基质
(CH2O)
稳定的化学能
教材中的隐性知识 源于必修1 P103“相关信息”：光合作用过程中的[H]和呼吸作用中的[H]不同：光合作用中的[H]是 的简化表示方法；呼吸作用中的[H]是 的简化表示方法。
还原型辅酶Ⅰ(NADH)
还原型辅酶Ⅱ(NADPH)
3.反应式(1)产物为(CH2O)： 。(2)产物为C6H12O6： 。(3)元素的转移途径①H：3H2O _____ ________。②C：14CO2 ____ _________。③O：H218O _____；C18O2 ____ _________。
[3H]
(C3H2O)
14C3
(14CH2O)
18O2
C3
(CH218O)
4.光合作用和化能合成作用的比较
光能
无机物氧化释放的能量
硝化细菌
CO2和H2O
(1)没有叶绿体的生物无法进行光合作用( )(2)植物细胞都含有叶绿体( )(3)在真核细胞内，能进行光合作用的色素分布在叶绿体以及液泡中( )(4)植物在夜晚不能进行光反应，只能进行暗反应( )(5)光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜( )(6)光合作用过程中产生的ATP可以为细胞内的各项生命活动提供能量( )(7)14CO2中14C的转移途径是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)( )
×
×
×
×
×
×
×
(源于必修1 P100、102)下面是光合作用探究历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图，请分析：
(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)恩格尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因是什么？
提示 排除氧气和极细光束外的其他光的干扰。
(3)萨克斯实验中进行“黑暗”处理的目的是什么？
提示 消耗掉细胞中原有的淀粉，防止对实验结果造成干扰。
(4)萨克斯实验中在染色前通常用酒精对叶片进行脱色处理，目的是什么？
提示 防止叶片中色素颜色对实验结果的干扰。
(5)两实验设计中是如何形成对照的？
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。
重点剖析归纳
点击重点 攻克难点
1.光反应和暗反应的比较
2.环境改变时光合作用各物质含量的变化(1)“过程法”
(2)“模型法”
①图1中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、[H]、ATP。②图2中曲线甲表示C5、[H]、ATP，曲线乙表示C3。③图3中曲线甲表示C5、[H]、ATP，曲线乙表示C3。④图4中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、[H]、ATP。
3.连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析(1)光反应为暗反应提供的[H]和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。(2)在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物的积累量要多。
考向逐一突破
预测考向 总结方法
考向一 光合作用过程的综合考查5.下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，物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示)。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18OD.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
√
解析 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项正确、B项错误；
光合色素具有吸收、传递和转化光能的作用，D项正确。
6.如图表示光合作用过程，a、b、c表示物质，甲、乙表示场所，下列有关分析错误的是A.物质b可能是ADP和PiB.物质c直接被还原生成(CH2O)和C5C.甲中色素不溶于水，能溶于有机溶剂D.乙中含有多种催化反应的酶
√
解析 根据图示可看出，甲是叶绿体的类囊体薄膜，是光合作用光反应的场所，乙为叶绿体基质，是暗反应的场所，物质b可能是暗反应为光反应提供的ADP和Pi，A正确；物质c为CO2，CO2转化成(CH2O)和C5需经过CO2的固定和C3的还原两个过程，B错误；类囊体薄膜上的色素不溶于水，能溶于有机溶剂，C正确；叶绿体基质中含有多种催化反应的酶，D正确。
考向二 不同条件下光合作用过程中物质含量的变化分析7.将单细胞绿藻置于适宜的温度、光照以及充足的CO2条件下培养，经一段时间后，突然停止光照，则下列叙述中不会发生的是A.光反应停止，不能形成NADPH和ATPB.短时间内暗反应仍进行，CO2与C5继续结合形成C3C.短时间内绿藻体内C3的含量会上升D.由于没有NADPH和ATP供应，C3不能形成糖类等物质，积累了许多C5
√
解析 光照突然停止，光反应不能进行，不能形成ATP和NADPH，短时间内在CO2充足的条件下，CO2继续与C5结合形成C3，但因NADPH及ATP供应不足，C3的还原受阻，无法合成C5和有机物，故细胞内C3增加，C5减少。
8.(2020·北京海淀人大附中高三月考)植物的叶肉细胞在光下合成糖，以淀粉的形式储存。通常认为若持续光照，淀粉的积累量会增加，但科研人员有了新的发现。(1)叶肉细胞吸收的CO2，在___________中被固定形成C3，C3在________阶段产生的_________的作用下，形成三碳糖，并进一步合成淀粉。
ATP和[H]
叶绿体基质
光反应
解析 叶肉细胞吸收的CO2，在叶绿体基质中参与光合作用的暗反应过程，CO2首先与C5结合生成C3，在光反应提供的ATP和[H]的作用下被还原。
(2)科研人员给予植物48小时持续光照，测定叶肉细胞中的淀粉量，结果如图1所示。实验结果反映出淀粉积累量的变化规律是_______________________________________________________________________。
解析 由图分析可知，0～24小时内，淀粉积累量随着持续光照时间增加而逐渐增加，24小时后几乎不增加。
最初一段
时间内，随着持续光照时间增加，淀粉积累量逐渐增加，之后保持稳定
(3)为了解释(2)的实验现象，研究人员提出了两种假设。假设一：当叶肉细胞内淀粉含量达到一定值后，淀粉的合成停止。假设二：当叶肉细胞内淀粉含量达到一定值后，淀粉的合成与降解同时存在。为验证假设，科研人员测定了叶肉细胞的CO2吸收量和淀粉降解产物——麦芽糖的含量，结果如图2所示。
实验结果支持上述哪一种假设？请运用图中证据进行阐述：___________________________________________________________________________________________________________________。
支持假设二。实验结果显示，叶肉细胞持续(或并未停止)吸收CO2，麦芽糖的含量快速增加，说明淀粉的合成与降解同时存在
解析 叶肉细胞的CO2吸收量代表光合作用中淀粉的合成量，麦芽糖的含量代表淀粉的分解量。分析图2可知，CO2吸收量基本不变，即淀粉的合成没有停止，而从第6小时开始麦芽糖的含量逐渐增加，说明淀粉在不断分解，即淀粉合成和降解同时存在，支持假设二。
(4)为进一步确定该假设成立，研究人员在第12小时测得叶肉细胞中的淀粉含量为a，之后为叶片光合作用通入仅含13C标记的13CO2 4个小时，在第16小时测得叶肉细胞中淀粉总量为b,13C标记的淀粉含量为c。若淀粉量a、b、c的关系满足________________(用关系式表示)，则该假设成立。
b－a
考点三
知识自主梳理
夯实基础 强化要点
1.光照强度
(1)原理：光照强度通过影响植物的 反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速率 ，产生的[H]和ATP增多，使暗反应中C3的还原加快，从而使光合作用产物增加。
光
加快
(2)曲线解读①A点：光照强度为0，只进行 。②AB段：随着光照强度逐渐增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐 。③B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度 细胞呼吸强度，此时的光照强度称为 点。④BC段：表明随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强。⑤D点：D点后光照强度增加，光合作用不再增强，此时内部的限制因素是：光合色素含量、 的数量和活性；外部限制因素是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。D点的光照强度称为 点。
细胞呼吸
减少
等于
光补偿
酶
光饱和
(3)应用：①温室生产中，适当增强 ，以提高光合速率，使作物增产；②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。2.CO2浓度
光照强度
(1)原理：CO2影响 反应阶段，制约 的形成。(2)曲线解读①图1中A点表示 点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度。②图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。③B点和B′点对应的CO2浓度都表示 点。
暗
C3
CO2补偿
CO2饱和
(3)应用：在农业生产上可以通过通风，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合速率。3.温度
(1)原理：温度通过影响 影响光合作用，主要制约暗反应。(2)应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当 室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。
酶的活性
降低
4.水分和矿质元素
(1)原理①水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。②矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。(2)应用：农业生产中，可根据作物的生长规律，合理灌溉和施肥。
5.多因子变量对光合速率的影响
(1)曲线分析P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。Q点：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的主要因子，影响因素主要为各曲线所表示的因子。
(2)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用所需酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，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浓度以提高光合速率。
(1)光照强度只影响光反应，不影响暗反应( )(2)只要有光照，植物就能正常生长( )(3)镁可以影响叶绿素的合成从而影响光反应( )(4)水分能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内，从而影响光合作用( )(5)整个植物体处于光补偿点时，叶肉细胞的光合作用强度和呼吸作用强度相等( )
×
×
√
√
×
(1)(源于必修1 P106“拓展题”)下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题：①7～10时的光合作用强度不断增强的原因是 。
②10～12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是___________________________________________________________________________________。
光照强度逐渐增大
此时温度很高，导致气孔大量关闭，CO2无法进入叶片组织，致使光合作用暗反应受到限制
③14～17时的光合作用强度不断下降的原因是 。④从图中可以看出，限制光合作用的因素有 。⑤依据本题提供的信息，提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施：__________________________________________________________________________________________________________________。
光照强度不断减弱
光照强度、温度
根据本题信息，可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用强度
(2)在北方的冬暖大棚中施用有机肥有哪些益处？(至少说出两点)
提示 有机肥中的有机物被土壤中的微生物分解成各种矿质元素，增加了土壤的肥力，另外还释放出热量和CO2，增加了大棚内的温度和CO2浓度，有利于光合作用。
考向逐一突破
预测考向 总结方法
考向一 光合作用影响因素的综合考查9.(2020·四川省绵阳市高三四模)为探究CO2浓度和氮肥对小麦产量的影响，某同学通过实验测得小麦单位叶面积的CO2吸收速率(mmol/h)，结果如图所示。下列说法错误的是A.该实验中的温度和光照强度应适宜并且 保持一致B.吸收的氮可用于合成NADPH和叶绿素 等含氮物质C.适当增大CO2浓度和施加氮肥都有利于小麦增产D.叶绿体中CO2的固定量就是测得的叶片的CO2吸收量
√
解析 分析图示可知，随着CO2浓度的增加，小麦单位叶面积的CO2吸收速率增加，光合速率增强。相同的CO2浓度下，施加氮肥的组比不施加氮肥的组CO2吸收速率快，光合速率强。本实验中的自变量是CO2浓度和是否施加氮肥，温度和光照强度为无关变量，各组应适宜并且保持一致，A正确；
叶片的CO2吸收量代表净光合速率，叶绿体中CO2的固定量代表真正光合速率，真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，故叶绿体中CO2的固定量不等于测得的叶片的CO2吸收量，D错误。
10.(经典高考题)某植物净光合速率的变化趋势如下图所示。
据图回答下列问题：(1)当CO2浓度为a时，高光强下该植物的净光合速率为____。CO2浓度在a～b之间时，曲线__________表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。
0
A、B、C
解析 根据曲线图可知，当CO2浓度为a时，高光强下(曲线A)该植物的净光合速率为0；分析坐标图中曲线的走势可以看出，当CO2浓度在a～b之间时，曲线A、B和C的净光合速率都随着CO2浓度的增高而增高。
(2)CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是______。
光强
解析 由题图可知，影响净光合速率的因素为CO2浓度和光强。当CO2浓度大于c时，由于受光强的限制，光反应产生的[H]和ATP不足，暗反应受到限制，曲线B和C的净光合速率不再增加。
(3)当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量_____(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。
大于
解析 当环境中的CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，植物的净光合速率小于0，说明该植物此时呼吸作用产生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。
(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑______这一因素的影响，并采取相应措施。
光强
解析 据图可推测，光强和CO2浓度都会影响植物的净光合速率，因此若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应同时考虑光强这一因素的影响。
考向二 农业生产中的应用11.(2021·四川省绵阳市高三二诊)细胞代谢在日常生活和生产中应用广泛，下列方法合理的是A.冬季蔬菜大棚可用蓝色薄膜提高农作物光合速率B.夜间蔬菜大棚可适当提高温度，有利于提高产量C.土壤板结后松土主要是促进农作物根系吸收水分D.充入一定量的氮气可以延长水果蔬菜储藏的时间
√
解析 光合色素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光，所以采用蓝色的薄膜不仅不能提高光合速率，反而降低光合速率，A错误；温度通过影响酶的活性来影响绿色植物的有机物的净积累，白天适当提高温度有利于增加光合作用，夜间适当降低温度有利于减弱呼吸作用，减少有机物消耗，提高有机物的净积累量，从而提高作物产量，B错误；土壤板结后，及时松土透气能够增加土壤的通气量，有利于植物的根系进行有氧呼吸，并能促进其吸收土壤中的矿质元素，C错误；充入一定量的氮气可抑制细胞的有氧呼吸，减少有机物的消耗，从而可以延长水果蔬菜储藏的时间，D正确。
12.(2020·全国Ⅰ，30)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)中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有__________________________________________________________________________(答出2点即可)。
减少杂草对水分、矿质元素和光的竞
争；增加土壤氧气含量，促进根系的细胞呼吸
解析 耕松土包括去除杂草和疏松土壤两个方面，去除杂草降低了杂草与作物间的竞争，土壤中的水分、矿质元素离子能更充分地被作物吸收利用；疏松土壤可增加土壤中氧气的含量，有利于根系的有氧呼吸，从而满足根系主动运输吸收矿质元素离子等生理活动对ATP的需求。
(2)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是___________________________________________________(答出1点即可)。
肥料中的
矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
解析 肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被农作物的根系吸收，另外，施肥后土壤中的矿质元素离子的浓度增加，容易导致细胞液浓度小于土壤溶液浓度，作物根细胞失水，引起“烧苗”。浇水后稀释了矿质元素离子的浓度且利于矿质元素呈离子状态，有利于根系对矿质元素离子的吸收。
(3)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________________________________________________________________________________________________________________________________。
A和C
作物A光饱和点高且长得高，可利用上层光照
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 作物A的光饱和点和株高都比较高，可充分利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点比较低、株高矮，可充分利用下层的弱光进行光合作用，因此作物A和C最适合进行间作。
考点四
探究光照强度对光合作用强度的影响
通读实验内容
吃透原理 理清流程
2.实验装置分析
(1)自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。(2)中间盛水的玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内水温产生影响。
(3)因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强弱。
剖析实验要点
把握关键 注重细节
1.实验结果的生理状态分析(1)在黑暗情况下，植物叶片只进行细胞呼吸，吸收氧气，产生的二氧化碳较易溶于水，所以叶片沉在水底。细胞生理状态如图1：
(2)在弱光下，此时的光合作用小于或等于细胞呼吸，叶片中仍然没有足够的氧气，叶片仍然沉在水底。细胞生理状态如下图2和图3：
(3)在中、强光下，光合作用大于细胞呼吸，叶片中会有足够的氧气产生，从而充满了细胞间隙并释放到外界一部分，使叶片浮起来。细胞生理状态如图4：
2.“叶片上浮法”应用中的三点注意(1)叶片上浮的原因是光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，不要片面认为只是光合作用产生了O2。(2)打孔时要避开大的叶脉，因为叶脉中没有叶绿体，而且会延长小圆形叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。(3)为确保溶液中CO2含量充足，小圆形叶片可以放入NaHCO3溶液中。
考向逐一突破
预测考向 总结方法
考向 光合作用影响因素的实验探究13.右图甲表示在一定条件下测得的某植物体光照强度与光合速率的关系；图乙是某同学“探究影响植物光合速率的因素”的实验装置；图丙是某兴趣小组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浓度与时间关系的曲线。请分析回答：
(1)图甲中的a点表示_________，影响a点上下移动的外界因素主要是______，所以用大棚种植蔬菜时，可采用_____________的方法来提高细胞中有机物的积累量；d点后限制大棚蔬菜光合作用的环境因素主要是 _________，因此大棚种植可采取的措施是___________。
增施农家肥
呼吸速率
温度
加大昼夜温差
CO2浓度
(2)图甲中的c点时，叶肉细胞中产生ATP的场所有_____________________________；此时，叶肉细胞光合作用产生的有机物_____(“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用消耗的有机物。
大于
叶绿体、线粒体、细
胞质基质
(3)图乙装置实验中每隔15 min加大一次广口瓶与灯之间的距离，随着时间与距离的增加，气泡产生速率下降，产生这一结果的原因是_______________和_____________，导致光合速率下降，O2释放量减小，气泡产生速率下降。
光照强度
减弱
CO2浓度降低
(4)由图丙可推知，24小时内密闭玻璃温室中氧气浓度最大的是_____(填时间)时，该植物24小时有机物会_____(填“增加”“减少”或“不变”)。
18
减少
网络构建 要语必背
1.核心概念(1)(必修1 P101)光合作用：是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)(必修1 P103)光反应阶段：光合作用第一阶段中的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫做光反应阶段。(3)(必修1 P104)暗反应阶段：光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都可以进行，这个阶段叫做暗反应阶段。(4)(必修1 P105)化能合成作用：自然界中少数种类的细菌，能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的过程。
2.教材结论性语句(1)(必修1 P98)绿叶中的色素有4种，它们可以归纳为两类：叶绿素(含量约占3/4)和类胡萝卜素(含量约占1/4)，其中叶绿素包含叶绿素a(蓝绿色)和叶绿素b(黄绿色)。类胡萝卜素包含胡萝卜素(橙黄色)和叶黄素(黄色)。(2)(必修1 P99)叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。(3)(必修1 P100)叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。
重温高考 真题演练
1.(2019·全国Ⅰ，3)将一株质量为20 g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株达到40 g，其增加的质量来自A.水、矿质元素和空气 B.光、矿质元素和水C.水、矿质元素和土壤 D.光、矿质元素和空气
√
解析 黄瓜幼苗可以吸收水，增加鲜重；也可以从土壤中吸收矿质元素，合成相关的化合物；还可以利用大气中二氧化碳进行光合作用制造有机物增加细胞干重。植物光合作用将光能转化成了有机物中的化学能，并没有增加黄瓜幼苗的质量，故黄瓜幼苗在光照下增加的质量来自水、矿质元素、空气。综上所述，A项符合题意。
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2.(2020·江苏，6)采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是A.提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂B.研磨时加入CaO可以防止叶绿素被氧化破坏C.研磨时添加石英砂有助于色素提取D.画滤液细线时应尽量减少样液扩散
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解析 无水乙醇常作为提取叶绿体色素的溶剂，A项正确；研磨时要加入碳酸钙(CaCO3)，可防止叶绿素被破坏，B项错误；研磨时添加石英砂，能够使研磨更充分，有助于色素的提取，C项正确；画滤液细线时要做到细、直、齐，减少样液扩散，以保证滤纸条上形成的色素带清晰、整齐，D项正确。
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3.(2020·天津，5)研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是A.产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质B.该反应体系不断消耗的物质仅是CO2C.类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原D.与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素
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解析 绿色植物光反应的场所是类囊体薄膜，产物有O2、[H]、ATP，暗反应的场所是叶绿体基质，产物是糖类等有机物，据此推断该半人工光合作用反应体系中产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A项正确；该反应体系不断消耗的物质不仅是CO2，还有水等，B项错误；类囊体产生的[H]、ATP参与CO2固定与还原，C项错误；该反应体系含有从菠菜中分离的类囊体，类囊体上含有光合作用色素，D项错误。
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4.(2020·山东，21)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
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(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是_____________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为________________。
模块1和模块2
五碳化合物(或C5)
解析 分析题图可知，模块1将光能转换为电能，模块2电解水，同时转换能量供模块3还原CO2产生糖类，比较这一过程与光合作用的全过程可知，模块1和模块2相当于光合作用的光反应阶段，模块3相当于光合作用的暗反应阶段。
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根据上面的分析可知，该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块，即吸收和转化光能的模块是模块1和模块2。光合作用的暗反应包括两步反应，一是CO2的固定：CO2在特定酶的作用下，与C5结合，形成C3。二是C3的还原：C3接受ATP和NADPH释放的能量，在酶的作用下最终转化为糖类和C5。比较该过程与模块3的反应过程可知，甲与CO2反应产生乙，这一阶段为CO2的固定，那么甲为C5，即五碳化合物，乙为C3，即三碳化合物。
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(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将_____(填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是_________________________________________。
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减少
模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足
解析 若正常运转过程中气泵突然停转，相当于光合作用过程中突然停止供应CO2，CO2的固定受阻，进而导致乙(C3)的合成量减少，短时间内C3的还原正常进行，消耗量不变，C3含量减少。光合作用的暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋，若气泵停转时间较长，相当于暗反应无法进行，就无法为模块2提供ADP、Pi和NADP＋，从而影响了模块2中的能量转换效率。
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(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量______(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是______________________________________________________________。
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高于
人工光合作用系
统没有呼吸作用消耗糖类(或植物呼吸作用消耗糖类)
解析 植物有机物的积累量称为净光合作用量，即有机物的制造量(真正光合作用量)减去呼吸作用消耗的有机物量。这个人工光合作用系统中只有有机物的制造，没有呼吸作用的消耗，所以在固定的CO2量(即真正光合作用量)相等的情况下，有机物(糖类)的积累量将高于植物。
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(4)干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是_______________________________________。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
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叶片气孔开放
程度降低，CO2的吸收量减少
解析 干旱条件下，植物为降低蒸腾作用对水分的过度散失，气孔的开放程度降低，进而影响CO2的吸收，会间接影响光合作用速率。
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5.(2018·全国Ⅰ，30)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___。
甲
解析 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。
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(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_____________________________________________________________________________________________________________________________。
甲
解析 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。
合速率降低的幅度比乙大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大
光照强度降低导致甲植物净光
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(3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是____。
解析 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。
乙
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(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。
解析 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。
CO2
课时精练
一、选择题1.(2020·河北省衡水中学高三第一次模拟)下列关于光合作用探究历程中相关实验的描述，错误的是A.饥饿处理后，天竺葵叶片曝光部位可向遮光部位运输小分子有机物B.受到均匀光照时，好氧细菌分布在水绵带状叶绿体所有受光照部位C.改变水中H218O所占的比例，小球藻释放的氧气中18O2所占的比例也随 之变化D.供给小球藻14CO2，叶绿体内含14C的三碳化合物会不断积累
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解析 饥饿处理后，天竺葵叶片曝光部分合成的小分子有机物如葡萄糖可向遮光部分运输，A正确；叶绿体是光合作用产生氧气的场所，受到均匀光照，在水绵带状叶绿体周围有氧气释放，所有受光照部位都有好氧细菌分布，B正确；光合作用释放的氧气来自水的光解，改变水中H218O所占的比例，小球藻释放的氧气中18O2所占的比例也随之改变，C正确；在暗反应过程中CO2与C5反应生成C3，C3进一步转化为糖类和C5，叶绿体内C3和C5保持动态平衡，所以供给小球藻14CO2，叶绿体内含14C的三碳化合物不会不断积累，D错误。
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2.提取光合色素，进行纸层析分离，对该实验中各种现象的解释，正确的是A.未见色素带，说明材料可能为黄化叶片B.色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液C.提取液呈绿色是由于含叶绿素a和叶绿素b较多D.胡萝卜素处于滤纸条最上方，是因为其在提取液中的溶解度最高
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解析 黄化叶片也可见叶黄素和胡萝卜素的色素带，未见色素带的原因可能是层析液没及滤液细线而使色素溶解于层析液中，A错误；叶绿体中的色素能够溶解在层析液中，B错误；叶绿素含量比类胡萝卜素含量多，故提取液常呈绿色，C正确；叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，胡萝卜素处于滤纸条最上方，是因为在层析液(而不是提取液)中的溶解度最高，D错误。
3.(2021·山西省晋中市一模)蓝藻在光合作用中以H2O作为供氢体，而光合细菌则以H2S作为供氢体进行光合作用。下列叙述错误的是A.二者的光合色素均分布在类囊体薄膜上B.二者的拟核中均含有一个环状的DNA分子C.二者均在核糖体上合成光合作用所需的酶D.蓝藻进行光合作用产生O2，但光合细菌不产生O2
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解析 二者都属于原核生物，无叶绿体，故无类囊体薄膜，A错误；二者都是原核生物，有拟核，拟核中分布的是环状的DNA分子，B正确；二者都有核糖体，光合作用所需的酶都是在核糖体上合成的，C正确；蓝藻进行光合作用产生O2，但光合细菌以H2S作为供氢体进行光合作用，无法产生O2，D正确。
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4.如图所示为某阳生植物细胞在夏季晴天某一天内，光合作用过程中C3、C5化合物的数量变化。若第二天中午天气由光照强烈转向阴天时，叶绿体中C3含量的变化、C5含量的变化分别相当于曲线中的A.c→d段(X)、b→c段(Y)B.d→e段(X)、d→e段(Y)C.d→e段(Y)、c→d段(X)D.b→c段(Y)、b→c段(X)
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解析 由光照强烈转向阴天时，光反应提供的ATP、[H]减少，导致C3还原过程减弱，故叶绿体中C3含量增多，相当于曲线中d→e段(X)；但CO2的固定仍在进行，故C5含量减少，相当于曲线中d→e段(Y)，B正确。
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5.把一株牵牛花在黑暗中放置一昼夜，然后利用下图装置进行实验。该实验不能用于验证A.光合作用需要CO2 B.光合作用能产生O2C.光合作用需要光 D.光合作用需要叶绿体
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解析 图中NaOH的作用是吸收CO2，所以该装置可以用于验证光合作用需要CO2，A正确；图中没有检验O2的设置，B错误；
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图中铝箔的作用是遮光，从而证明光合作用需要光，C正确；图中白斑叶片分为绿色部分和白色部分，可以用于验证光合作用需要叶绿体，D正确。
6.图甲为研究光合作用的实验装置，用打孔器在某植物的叶片上打出多个圆片，再用气泵抽出气体直至叶片沉底，然后将等量的叶圆片转至不同温度的NaHCO3(等浓度)溶液中，给予一定的光照，测量每个培养皿叶片上浮至液面所用的平均时间(图乙)。下列相关分析正确的是A.在ab段，随着水温的增加，净光合速率逐渐减小B.上浮至液面的时间可反映净光合速率的相对大小C.通过图乙分析可以找到真正光合作用的 最适温度D.因为抽气后不含氧气，实验过程中叶片 不能进行有氧呼吸
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解析 ab段，随着水温的增加，叶圆片上浮至液面所需要的时间缩短，说明氧气产生速率加快，净光合速率逐渐增大，A项错误；通过图乙分析可以找到净光合作用的最适温度，C项错误；虽然抽气后叶片不含氧气，但实验过程中的光照可以引起光合作用产生氧气，故实验过程中叶片能进行有氧呼吸，D项错误。
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7.如图表示在一定的光照强度和温度下，植物光合作用增长速率随CO2浓度变化的情况，下列有关说法错误的是A.与D点相比，C点时细胞内[H]的含量较高B.与A点相比，B点时细胞内的C5含量较低C.图中C点时光合作用速率达到最大值D.图中D点以后限制光合速率的主要环境因素是光照强度或温度
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解析 与D点相比，C点时细胞内CO2含量少，CO2固定产生的C3少，需要的[H]少，因此[H]的含量较高，A正确；与A点相比，B点时细胞内的CO2含量多，CO2固定消耗的C5多，因此C5的含量较低，B正确；图中纵轴代表光合作用增长速率，D点之前光合速率一直在增长，因此D点光合速率最大，C错误；
横坐标表示CO2浓度，D点时光合速率不再随着CO2浓度的升高而加快，说明D点时CO2不再是限制因素，此时限制光合作用速率的主要环境因素是光照强度或温度，D正确。
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8.如图表示蝴蝶兰在正常条件下和长期干旱条件下CO2吸收速率的日变化曲线，据图分析，下列叙述正确的是A.长期干旱条件下，蝴蝶兰可通过夜间吸收CO2以适应环境B.长期干旱条件下，叶肉细胞在10～16时不能进行光反应C.正常条件下，12时CO2吸收速 率最快，植株干重最大D.长期干旱条件下，叶肉细胞在 0～24时不能产生ATP
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解析 由图可以看出，在长期干旱条件下，蝴蝶兰除了可以进行细胞呼吸外还可在夜间吸收CO2并储存在细胞中，而白天气孔关闭，A正确；10～16时CO2的吸收速率降为0，此时的光合作用速率等于细胞呼吸的速率，B错误；正常条件下，12时CO2吸收速率最快，表明此时光合作用最强，但是植株干重在20点之前与横轴的交点处最大，C错误；长期干旱条件下，植物细胞在0～24时都可进行呼吸作用，产生ATP，D错误。
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9.下面列举了一些与温室大棚种植蔬菜有关的生产措施，你认为不合理的是A.温室的设计应尽量提高采光效率，尽量减少不必要的热量散失B.施足有机肥可直接为植物提供有机营养，同时可以补充大棚内的CO2C.采用无土栽培技术，可按植物的需求配给营养，节约成本D.夜晚适当降低温度可提高作物产量
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解析 有机肥可以被微生物分解产生CO2和矿质元素，可直接为植物提供矿质营养，同时可以补充大棚内的CO2，植物不能吸收有机营养，B错误；夜晚适当降低温度可以减少夜间细胞呼吸消耗的有机物，可以提高作物产量，D正确。
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二、非选择题10.图甲表示光合作用过程的图解，图乙为大棚中栽培的某种蔬菜在水肥充足、温度适宜条件下，光合强度受环境因素影响的变化曲线图。请据图分析并回答下列问题：
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(1)参与光合作用的色素分布在叶绿体的____________上。
类囊体薄膜
(2)光合作用的过程可以分为两个阶段，图甲中B表示 ________阶段，反应场所是___________。(3)图甲中A生理过程的产物是_______________。(4)由图乙可知，影响光合作用的外界因素是__________和_________。
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O2、[H]、ATP
暗反应
叶绿体基质
光照强度
CO2浓度
(5)比较图乙中Ⅰ、Ⅱ两条曲线，当光照强度大于a时，曲线Ⅱ的光合强度不再增大的原因是______________，限制了光合作用________阶段的进行。
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CO2浓度过低
暗反应
11.某研究小组将生长状况相似的菠菜幼苗均分为A、B两组进行实验探究，A组培养在完全培养液中，B组培养在缺Mg2＋的培养液中，其他条件相同且适宜。一段时间后，持续提供14C标记的二氧化碳进行光合作用，然后检测并比较14C标记的有机化合物的量。请回答下列问题：(1)该实验的目的是_______________________________。
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探究Mg2＋对植物光合作用的影响
解析 根据实验的自变量为是否含有Mg2＋，说明该实验的目的是探究Mg2＋对植物光合作用的影响。
(2)B组14C标记的(CH2O)的量比A组低，原因是___________________________________________________________________________________________。
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缺少Mg2＋不利于叶绿素
解析 由于缺少Mg2＋不利于叶绿素的合成，导致光反应产生的[H]和ATP不足，C3的还原减弱，形成的(CH2O)减少，所以B组14C标记的(CH2O)的量比A组低。
的合成，光反应产生的[H]和ATP不足，C3的还原减弱，形成的(CH2O)减少
(3)在检测过程中，发现6 s后有十余种产物含有放射性，而0.5 s内只发现一种产物含有放射性，这种产物最可能是____________。
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解析 根据题干信息，提供14C标记的二氧化碳进行光合作用，二氧化碳与C5反应，生成三碳化合物，所以0.5 s内发现的唯一的含放射性的物质最可能是三碳化合物。
三碳化合物
(4)实验中的“其他条件”主要是指__________________ (至少答两项)。若在实验过程中突然停止14CO2供应，则此时两组实验中14C5的含量均会______，(CH2O)/C3的比值会_____。
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解析 实验中的“其他条件”指的是无关变量，如温度、光照、pH等。若在实验过程中突然停止14CO2供应，则生成的C3减少，消耗的C5也减少，导致两组实验中14C5的含量均增加，(CH2O)/C3的比值也增大。
温度、光照、pH等
增加
增大
12.在玻璃温室中，某研究小组分别用三种单色光对某种绿色蔬菜进行光源(补光)实验，结果如图1所示，补光的光照强度为150 μmol·m－2·s－1，补光时间为上午7：00～10：00，温度适宜。请回答下列问题：
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(1)补光效果最好的补光组是_______________。若该补光组在9：00突然停止补光，则短时间内叶肉细胞中C3的含量将______。
680 nm
补光组
增多
解析 从图中四条曲线对比可知，给植株补充680 nm补光时，CO2吸收速率最大，所以补光最好的组为680 nm补光组；若该补光组在9：00时突
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然停止补光，就会使光照强度减弱，光反应产生的[H]和ATP就会减少，这样暗反应中的C3的还原过程就会减慢，而CO2的固定仍在进行，故叶肉细胞中的C3含量将增多。
(2)根据光合色素吸收光谱分析，不同单色光补光后结果不同的直接原因是________________________________。
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光合色素对不同单色光的吸收量不同
解析 根据光合色素吸收光谱分析，不同的色素吸收不同单色光的量是不同的，所以不同单色光补光后结果不同的直接原因是光合色素对不同单色光的吸收量不同。
(3)科学家研究了不同光质对芹菜光合作用的影响，分别设置了白光(W)、白光＋红光(WR)、白光＋蓝光(WB)、白光＋红光＋蓝光(WRB)四种处理。然后测定了单位时间内叶片吸收的CO2量和RuBP羧化酶(一种与CO2的固定有关的酶)活性的变化，结果如图2。
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①该研究中作为对照组的是______，设置对照组的目的是____________________。
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白光
解析 分析实验目的可知，该实验中自变量是不同波长的光照，因变量是净光合速率(即CO2吸收速率)和RuBP羧化酶活性，其他因素如温度、CO2浓度、植物生长状况等均为无关变量，白光作为对照组，目的是排除无关因素的干扰。
排除无关因素
的干扰
②如果要测定单位时间内芹菜叶片光合作用消耗的CO2总量，还需要测定_______________________________。
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单位时间内细胞呼吸释放CO2的量
解析 如果要测定单位时间内芹菜叶片光合作用消耗CO2的总量，还需要测定单位时间内细胞呼吸释放CO2的量。
③如果需要进一步探究光质是否影响芹菜的光反应，还需测定叶片中_________________________的含量。
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叶绿素(或叶绿体中的色素)
解析 探究光质是否影响芹菜的光反应，还需测定叶片中叶绿素的含量。
④实验结果表明：增加______(填“红光”或“蓝光”)可增强芹菜光合能力，原因与_____________________有关。
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红光
解析 光合色素对不同的单色光的吸收量不同，根据柱形图可知，增加红光可增强芹菜光合能力，原因与RuBP羧化酶活性增强有关。
RuBP羧化酶活性增强
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