高中生物 第五章 第4节 第3课时光合作用的原理和应用.docx

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高中生物第五章第4节第3课时光合作用的原理和应用

第五章第4节第3课时光合作用的原理和应用

（二）

1．光合作用强度可以用多种指标表示，以下不适合的是（　　）

A．植物体鲜重增加量　　　B．植物体干重增加量

C．O2释放量D．CO2吸收量

解析：

选A　植物光合作用消耗CO2，产生有机物和O2，因此，光合作用强度的指标可以是B、C、D选项中的指标。

植物体鲜重增加量主要是水分的增加，不能作为光合作用强度的指标。

2．在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中C3和C5含量的变化是（　　）

A．C3和C5都迅速减少

B．C3和C5都迅速增加

C．C3迅速增加，C5迅速减少

D．C3迅速减少，C5迅速增加

解析：

选C　突然停止光照，光反应停止，[H]和ATP产生停止，由于暗反应中C3还原继续进行，消耗[H]和ATP，随着[H]和ATP的减少，C3还原减慢甚至停止，但CO2的固定依然进行，因此在短时间内C3积累，C5减少。

3．如图表示某种植物光照强度与光合作用强度的关系。

P点的生物学含义是（　　）

A．无光合作用，有呼吸作用

B．光合作用与呼吸作用达到动态平衡

C．无呼吸作用，有光合作用

D．光合作用与呼吸作用都不进行

解析：

选B　由曲线可看出，在一定的光照强度范围内，植物光合作用强度随光照强度的增大而增大，光照强度达到一定程度后，光合作用强度不再增加。

图中光照强度达到P点时，光合速率与呼吸速率相等。

4．有关硝化细菌的化能合成作用的描述，正确的是（　　）

①利用光能　②将水和二氧化碳合成为葡萄糖等有机物

③利用环境中物质的氧化分解所产生的化学能　④在叶绿素的作用下进行　⑤自养生物　⑥异养生物

A．①②④　　B．①③⑤C．②③⑤　　D．③⑤⑥

解析：

选C　硝化细菌无叶绿素不能进行光合作用，而是通过化能合成作用，利用环境中物质氧化分解所产生的能量，将水和二氧化碳合成为葡萄糖等有机物，因此硝化细菌是一种自养生物。

5．下列关于光合作用和呼吸作用的叙述，正确的是（　　）

A．光合作用和呼吸作用总是同时进行的

B．光合作用产生的ATP主要用于呼吸作用

C．光合作用形成的糖类在细胞呼吸中被利用

D．光合作用与细胞呼吸分别在植物的叶肉细胞和根细胞中进行

解析：

选C　光合作用只有在有光的条件下进行，呼吸作用在有光和无光的条件下都能进行，所以在有光的条件下能够进行光合作用和呼吸作用，在黑暗中只能进行呼吸作用；光合作用产生的ATP只用于暗反应的C3还原，不能用于其他的生命活动；光合作用合成的糖类可用于呼吸作用被分解；活细胞都能进行呼吸作用，光合作用只能在绿色植物的绿色组织细胞中进行。

6．如图是绿色植物体内光合作用和细胞呼吸的示意图，请据图回答：

（1）图中A表示的过程为________，此过程发生的场所是叶绿体的________________。

（2）图中B表示的过程为________，此过程发生的场所是________________。

（3）图中C表示的过程为______________________________________________，这里产生的水是在________阶段形成的。

（4）当光照强度为零时，植物细胞中可以产生ATP的结构是________________。

（5）温室大棚作物如果遇到阴雨天，为避免减产，大棚的温度应该适当________，原因是________________________________________________________________________。

解析：

（1）根据图中物质转化关系可判断，A为光合作用的光反应，此过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上。

（2）图中B过程是暗反应，此过程发生在叶绿体基质中。

（3）图中C过程表示有氧呼吸过程，其中水的产生是在有氧呼吸第三阶段形成的。

（4）光照强度为0时，植物细胞不能进行光合作用，只能进行呼吸作用，因此产生ATP的结构是细胞质基质和线粒体。

（5）温室大棚作物如遇到阴雨天，为避免减产，可适当降低温度，减少呼吸作用对有机物的消耗，提高产量。

答案：

（1）光反应　类囊体薄膜　

（2）暗反应　叶绿体基质　（3）有氧呼吸　第三　（4）线粒体、细胞质基质　

（5）降低　减少呼吸作用对有机物的消耗

（时间：

45分钟；满分：

100分）

一、选择题（每小题5分，共50分）

1．生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合速率并未随之增加，主要限制因素是（　　）

A．呼吸作用和暗反应　　　B．光反应

C．暗反应D．呼吸作用

解析：

选B　生长于较弱光照条件下的植物光反应弱，生成的ATP和[H]少，即使提高CO2浓度，暗反应的速率也不会提高，光合速率并未随之增加。

2．如图表示某地夏季一密闭大棚内一昼夜间CO2浓度的变化。

下列能正确表示e点时单位时间内棚内植株消耗的CO2总量与消耗的O2总量之比（体积比）的是（　　）

解析：

选B　e点时CO2的量不再增加，超过e点后CO2的含量下降，说明此时光合速率等于细胞呼吸速率，即光合作用吸收的CO2量等于细胞呼吸消耗的O2的量。

3．硝化细菌将二氧化碳和水合成为糖类，其能量来自于（　　）

A．光能B．电能

C．化学能D．生物能

解析：

选C　硝化细菌利用将NH3氧化成亚硝酸（HNO2）、硝酸（HNO3）所释放的能量，用于将CO2和H2O合成为糖类。

4．植物光合速率受多种环境因素的影响。

如图表示在不同环境条件下某植物的光合速率变化情况，关叙述正确的是（　　）

A．光照强度为1时，植物光合速率极低，细胞中ATP的含量几乎为0

B．光照强度和CO2浓度一定时，植物光合速率随着温度升高而不断加快

C．光照强度在5～6时，植物光合速率随光照强度增大而升高

D．光照强度一定时，CO2浓度对光合速率的影响比温度的影响明显

解析：

选D　光照强度为1时，光合作用极弱，产生的ATP极少。

但此时细胞呼吸较强，产生的ATP较多。

光照强度和CO2浓度一定时，光合速率在一定范围内随温度升高而不断加快，但超过酶的最适温度后，光合速率随温度升高逐渐降低。

由图可知，光照强度在5～6时，光合速率不再随光照强度升高而升高。

当同处于15℃时，高浓度CO2与低浓度CO2相比，光合速率明显较大；而同处于低浓度CO2或高浓度CO2时，温度由15℃升高为25℃，光合速率略有提高，说明光照强度一定时，CO2浓度对光合速率的影响比温度对光合速率的影响更明显。

5．光合作用和化能合成作用的相同之处是（　　）

A．都以太阳能作为能源

B．都需要环境中的物质氧化释放的能量

C．都可以将无机物转变为有机物

D．都是高等生物的代谢类型

解析：

选C　光合作用是绿色植物利用光能把CO2和H2O转化为有机物的过程；化能合成作用是某些微生物利用环境中的物质氧化释放的化学能，把CO2和H2O转变成有机物的过程。

两者的不同点是，前者利用的能量是光能，后者利用的能量是化学能，两者的相同点：

都是把无机物转变为有机物，从生物类型来看，前者是所有绿色植物都能进行的，而后者只有低等生物——硝化细菌等微生物才能进行。

6．某同学在玻璃温室里进行植物栽培实验。

为此，他对室内空气中的二氧化碳含量进行24小时的测定，下列曲线中能正确表示其测定结果的是（　　）

解析：

选C　根据一天24小时光的有无及光照强度变化规律可知，从0点→6点→12点→18点→24点，光从无→有→无，有光后经历由弱→强→弱的过程，光合作用则从不能进行→能够进行且光合速率小于呼吸速率→光合速率与呼吸速率相等→光合速率大于呼吸速率→光合速率与呼吸速率相等→光合速率小于呼吸速率→只能呼吸作用，因此密闭玻璃温室内CO2含量变化经历了增加→减少→增加的变化。

7．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细胞呼吸的影响，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细胞呼吸消耗的有机物的量相等

解析：

选A　“光照下CO2的吸收量”为净变化量或积累量，即“光合实际量－呼吸量”，“黑暗中CO2释放量”为呼吸量。

由图可知，在35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等，都是3＋3.5＝6.5mg/h。

积累量最多的温度为25℃，此时光合作用实际量约为2.25＋3.75＝6mg/h，此后光合作用的实际量还在增加。

两曲线的交点表示呼吸量＝净光合量，或者说光合量是呼吸量的两倍，不代表二者相等。

8．如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。

下列有关光合作用强度变化原因的分析中，错误的是（　　）

A．从A→B主要原因是光照增强，气温上升

B．从B→C主要原因是温度过高，酶失活

C．从C→D主要原因是气孔逐渐打开，CO2供应增加

D．从D→E主要原因是光照减弱，气温下降

解析：

选B　根据光照强度随时间变化规律及曲线的变化分析可知，A→B主要原因是光照增强，气温上升，酶活性增加，光合速率加快；B→C段由于光照强度强，蒸腾作用旺盛，叶片气孔关闭，导致缺乏CO2，光合速率降低；C→D段时，光照强度降低，蒸腾作用减弱，气孔逐渐打开，CO2供应增加，光合速率又加快；D→E段的变化主要原因是光照减弱，气温下降，光合速率下降。

9．将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光合作用和呼吸作用的影响（其他实验条件都是理想的），实验以CO2的吸收量与释放量为指标。

实验结果如表所示：

温度/℃

5

10

15

20

25

30

35

光照下吸收

CO2/（mg·h－1）

1.00

1.75

2.50

3.25

3.75

3.50

3.00

黑暗中释放

CO2/（mg·h－1）

0.50

0.75

1.00

1.50

2.25

3.00

3.50

下面对该表格分析中正确的是（　　）

A．昼夜不停地光照，在35℃时该植物不能生长

B．昼夜不停地光照，在20℃时该植物生长得最快

C．每天光照12h，20℃时该植物积累的有机物最多

D．每天光照12h，30℃时积累的有机物是10℃时的2倍

解析：

选C　光照下吸收CO2量表示植物的净光合作用的量，黑暗中释放CO2量表示植物的呼吸量。

昼夜不停地光照，在35℃时该植物的净光合作用的量为3.00，植物能生长。

昼夜不停地光照，植物生长得最快就是净光合作用的量最多，应在25℃时。

每天光照12h，黑暗12h，植物积累有机物最多的是12h植物净光合作用的量与12h植物呼吸量的差值，该差值20℃时最多。

每天光照12h，30℃时积累的有机物是（3.50－3.00）×12＝0.50×12，10℃时积累的有机物是（1.75－0.75）×12＝1.00×12。

故30℃时积累的有机物是10℃的0.5倍。

10．在农作物管理中，下列措施可以提高净光合速率的是（　　）

①通风②增施有机肥③延长生长期④施NH4HCO3

A．①B．①②③

C．①②④D．①②

解析：

选C　影响光合速率的外界因素通常为CO2浓度和光照强度，而增施有机肥和NH4HCO3都会提高CO2的浓度，从而提高光合速率。

延长生长期可提高光合产量，但不能提高光合速率。

二、非选择题（共50分）

11．（12分）如图是绿色植物叶肉细胞中光合作用与有氧呼吸过程及其关系的图解，其中A～D表示相关过程，a～e表示有关物质，据图回答：

（1）图中b物质表示____________。

（2）A过程表示______________________，它为B过程提供了[d、e]________________。

（3）C过程进行的场所是________________。

（4）在利用塑料大棚栽培蔬菜时，如果遇到阴雨连绵的天气，可采取适当降低________________的措施，抑制________（填字母）过程，以利于有机物的积累。

解析：

（1）根据图示物质变化过程可判断，b物质表示O2。

（2）图中A过程是光反应，B过程是暗反应，光反应产生[H]和ATP，用于暗反应中C3的还原。

（3）图中C过程是有氧呼吸的第三阶段，是在线粒体内膜上进行的。

（4）栽培蔬菜的塑料大棚若遇到阴雨连绵的天气时，光照弱，光合作用过程弱，因此可适当降低温度，抑制呼吸作用过程对有机物的消耗，有利于有机物的积累。

答案：

（1）O2　

（2）光反应阶段　[H]、ATP

　（3）线粒体　（4）温度　DC

12．（18分）绿色植物的光合作用与细胞呼吸之间有密切的联系，甲图表示了两者之间的关系，请分析回答：

（1）甲图①～⑤的过程中，既没有消耗氧气，也没有产生氧气的过程是________（写标号），能使ADP含量增多的过程主要是________（写标号）。

（2）将一盆在阳光下正常生长的植物迅速移入暗室，X物质含量发生的变化，可用乙图中的____________曲线表示，与此同时在①～⑤的过程中，会明显减弱的过程有________________（写标号）。

（3）在农业生产中为了提高农作物的产量，我们可以采用________________（至少答出两点）等方法。

在探究环境因素对大棚农作物产量高低的影响时，有的同学认为应该提高环境温度，有的同学认为应该降低环境温度，你认为正确的做法是___________________________。

解析：

（1）①过程表示水在光下分解，有氧气产生；X表示C3，②过程表示C3的还原，消耗[H]和ATP；③过程表示有氧呼吸的第一阶段；④过程表示有氧呼吸的第二阶段；⑤过程表示CO2的固定，所以只有①过程产生氧气，其他过程均不产生氧气，也不消耗氧气。

（2）当植物由阳光下迅速移入暗室时，光反应减弱，[H]和ATP减少，C3的含量由于还原受阻，而CO2的固定正常进行而升高，可用乙图中的A曲线表示。

（3）农作物的产量主要取决于有机物的积累量，所以为了提高农作物的产量，主要从提高光合作用强度和降低呼吸作用强度两方面考虑。

答案：

（1）②③④⑤　②

（2）A　①②　

（3）适当提高光照强度、适当提高温度（增大昼夜温差）、适当增加环境中的二氧化碳浓度等（合理即可）　适当增大昼夜温差可以提高大棚农作物的产量

13．（20分）（北京高考）为研究棉花去棉铃（果实）后对叶片光合作用的影响，研究者选取至少具有10个棉铃的植株，去除不同比例棉铃，3天后测定叶片的CO2固定速率以及蔗糖和淀粉的含量。

结果如图：

（1）光合作用暗（碳）反应利用光反应产生的ATP和________，在________中将CO2转化为三碳化合物，进而形成淀粉和蔗糖。

（2）由图1可知，随着去除棉铃的百分率的提高，叶片光合速率________。

本实验中对照组（空白对照组）植株的CO2固定速率相对值是________。

（3）由图2可知，去除棉铃后，植株叶片中________增加。

已知叶片光合产物会运到棉铃等器官并被利用，因此去除棉铃后，叶片光合产物利用量减少，________降低，进而在叶片中积累。

（4）综合上述结果可推测，叶片中光合产物的积累会________光合作用。

（5）一种验证上述推测的方法为：

去除植株上的棉铃并对部分叶片遮光处理，使遮光叶片成为需要光合产物输入的器官，检测____________叶片的光合产物含量和光合速率。

与只去除棉铃植株的叶片相比，若检测结果是_____________________________________，则支持上述推测。

解析：

（1）光反应为暗（碳）反应提供了[H]和ATP，暗（碳）反应的场所是叶绿体基质。

（2）根据图1可以看出叶片光合速率随去除棉铃的百分率的提高而下降。

图1中去除棉铃的百分率为“0”是空白对照组，植株的CO2固定速率相对值是28。

（3）由图2可知，去除棉铃后，植株叶片中的蔗糖和淀粉的含量提高，说明光合产物的输出量下降，导致光合产物在叶片中积累。

（4）根据题图可以看出随着去除棉铃的百分率的提高，叶片光合速率下降，而光合产物在叶片中积累，说明叶片中光合产物的积累会抑制光合作用。

（5）与只去除棉铃植株的叶片相比，如果检测到未遮光的叶片中光合产物下降且光合速率上升，则说明叶片光合产物的积累会抑制光合作用。

答案：

（1）[H]　叶绿体基质　

（2）逐渐下降　28　

（3）淀粉和蔗糖的含量　输出量

　（4）抑制　

（5）未遮光　光合产物含量下降，光合速率上升

[知识归纳整合]

1．实验中变量和对照的设计

实验项目名称

实验项目内容

实验项目作用

自变量

实验过程中可以变化的因素称为变量，其中人为改变的变量称为自变量或实验变量

针对实现实验目的而确立的可行性的措施，通过自变量直接达到预期效果

因变量

随着自变量的变化而变化的变量称为因变量，又称反应变量

是实际发生的实验现象，能直观呈现出实验结果

无关变量

除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量，又称控制变量

对预期结果产生干扰即产生误差，并有对误差产生校正的效果

对照实验

除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫对照实验

在实验室条件下，把自然发生的变化，科学地、直观地、理想化地进行再现

对照组和实验组

对照实验一般要设置对照组和实验组，在对照实验中，除了自变量，其他无关变量都应始终保持相同

对照组：

能排除无关变量产生的误差，

使实验结果更具有真实性；

实验组：

得出实验的实际结果

2.在解答实验题时的错误表现及预防措施

（1）错误表现

①变量分析不到位，不能准确地区分自变量、因变量和无关变量。

②实验步骤的设计不科学。

③对因变量的检测方法不正确。

④对实验结果和现象的分析不到位。

（2）预防措施

①理解实验原理，找出单一变量，做到各组之间除单一变量外，无关变量相同且适宜。

②明确材料用途，合理选择与使用材料，进行合理分组，恰当设置对照。

③合理预测因变量，并用恰当的方法将因变量转变为可以直接观察的实验现象。

[典例剖析]

　（江苏高考）为探究低浓度NaHSO3溶液对水稻,光合速率的影响，某研究小组做了如下

ⅰ

实验，请完成实验报告并回答下列问题：

（1）实验报告

①材料用具：

乳熟期的温室盆栽水稻、1mmol/LNaHSO3溶液、蒸馏水、喷壶、光合分析测定仪等。

②实验步骤：

第一步：

选取若干________的水稻植株随机平均分成甲、乙两组，甲组为对照组，乙组为实验组。

第二步：

每天傍晚分别将等量的________、________喷洒在甲、乙两组的水稻叶片上，次日上午测定光合速率。

③结果与分析：

实验结果见图1，经分析可以得出的结论是________________________________。

（2）研究发现NaHSO3增加了叶片内叶绿体形成ATP的能力，推测其作用部位是叶绿体的________，进而加快对图2中________（填字母A～D）物质的利用。

（3）研究小组利用上述条件设计实验，证明了0.2μmol/L硫酸甲酯吩嗪（PMS）和1mol/LNaHSO3效应相同，两者共同处理既不存在累加效应，也无抑制效应。

请用柱形图绘制出实验结果（实验光照强度为1000μmol·m－2·s－1）。

　　　　　　　ⅳ

[研析]　本题考查光合作用的过程，影响光合作用的因素，光合作用的实验设计和获取信息分析问题的能力。

具体解题过程如下：

[审]——关键信息

信息解读ⅰ：

由题干和设问

（1）②可知，实验目的是探究低浓度NaHSO3溶液对水

稻光合速率的影响，自变量是水稻是否喷洒NaHSO3溶液，因变量是水稻光

合速率。

甲为对照组，乙为实验组。

信息解读ⅱ：

图1显示在不同光照强度下，喷洒低浓度NaHSO3溶液的水稻比对

照组的水稻光合速率大。

信息解读ⅲ：

由“NaHSO3增加了叶片内叶绿体形成ATP的能力”可知，喷洒

NaHSO3溶液后，ATP的合成量会增加。

由图2表示暗反应过程可知，A、B、

C、D分别表示CO2、C3、（CH2O）、C5。

信息解读ⅳ：

由设问（3）题干信息可知，实验至少有四组：

喷洒蒸馏水组（对照组），

喷洒NaHSO3组，喷洒硫酸甲酯吩嗪组，两者都喷洒组。

[破]——联系基础

设问

（1）可联系：

单一变量原则和实验变量的控制。

据信息ⅰ可知，实验的自变量

为水稻是否喷洒NaHSO3溶液；实验组应喷洒1mmol/LNaHSO3溶液，对照组

应喷洒蒸馏水；为平衡无关变量，实验组和对照组的水稻长势、株型、叶片等

情况应完全相同。

设问

（2）可联系：

光合作用过程。

ATP的合成在类囊体薄膜上进行，ATP合成增多，

暗反应中CO2的固定和C3的还原过程会加快。

设问（3）：

在图1中读出光照强度为1000μmol·m－2·s－1时，对照组和喷洒NaHSO3

溶液的实验组的光合速率，再根据信息ⅳ，绘制四组实验柱形图。

[答]——解题规范

设问

（1）②：

第一步答“生长情况相同”也得分；第二步不按对照组、实验组的顺序回答不得分。

设问

（2）：

第二个空答“低浓度NaHSO3溶液可提高水稻光合速率”也得分。

[答案]　

（1）②株型、长势、叶片均一　蒸馏水　1mmol/L的NaHSO3溶液　③不同光照强度下低浓度NaHSO3溶液均可提高水稻光合速率　

（2）类囊体　

A、B、D　（3）如图

[强化针对训练]

1．通过观察叶片在相应液体中的上升、下沉，可以验证光合作用和细胞呼吸过程中有气体的产生和消耗。

下列相关描述中，错误的是（　　）

A．实验前应该用真空泵抽出液体和叶片中的气体，以减少无关变量对实验的影响

B．实验中应该进行光暗条件的变换，以改变叶片的代谢过程

C．抽气后，放在盛有NaHCO3稀溶液试管中的叶片，在适宜光照下会因为进行光合作

用产生气体，而从试管底部缓缓上升

D．抽气后，放在盛有蒸馏水试管中的叶片，在黑暗中会因为进行有氧呼吸产生气体，

而从试管底部缓缓上升

解析：

选D　只有除去原有气体的影响，才能使因光合作用和细胞呼吸导致的气体变化得以体现。

光合作用需要光，细胞呼吸不需要光，光照下光合作用和细胞呼吸同时存在，而黑暗中只进行细胞呼吸，提供光暗变换的条件才能使两者都得以体现。

适宜光照下，NaHCO3稀溶液中的叶片进行光合作用，释放出的O2量多于细胞呼吸消耗的O2量，叶肉中的O2量增加，叶片上浮。

蒸馏水中缺乏O2，所以叶片不能进行有氧呼吸。

2．如图甲是某同学“探究影响植物光合速率的因素”的实验装置图。

试回答：

（1）图甲装置中隔在灯与反应瓶之间的盛水玻璃柱的具体作用是_______________，此种处理是在调整实验的________变量。

（2）若实验中每隔5min缩短一次反应瓶与盛水玻璃柱之间的距离，随着两者间距离的减小，水银柱的高度______，产生这一结果的原因可能是________________________________。

（3）某同学利用两套图甲所示装置中的部分器材进行了如图乙所示的实验（两装置内的小麦种子质量相等；开始时两个水银流体压力计的水银柱a、b高度一致）。

将装置放在适宜的条件下使种子萌发，一段时间后，会发现a与b的高度关系是________。

解析：

（1）