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- 2021-04-25 发布
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课时素养评价 二十
光合作用原理的应用
(20 分钟·70 分)
一、选择题(共 9 小题,每小题 4 分,共 36 分)
1.夏季晴朗的中午,由于温度过高、蒸腾作用过大,气孔关闭,某植物
出现“午休现象”,此时叶肉细胞 ( )
A.三碳化合物含量上升
B.光反应产物不能满足暗反应的需求
C.叶绿体基质中 ADP 含量增加
D.有机物积累速率明显下降
【解析】选 D。中午,气孔关闭,二氧化碳吸收量下降,短时间内,二氧
化碳的固定减慢,三碳化合物含量下降,A 错误;光反应产物可以满足
暗反应的需求,B 错误;暗反应减慢,叶绿体基质中 ADP 含量减少,C 错
误;“午休”时,光合速率下降,有机物积累速率明显下降,D 正确。
2.如图表示植物光合作用的一个阶段,下列各项叙述正确的是
( )
A.该反应的场所是类囊体的薄膜
B.C3 生成(CH2O)需要 NADPH、ATP 和多种酶
C.提高温度一定能促进(CH2O)的生成
D.无光条件有利于暗反应进行
【解析】选 B。题图表示光合作用的暗反应阶段,其反应场所是叶绿
体基质,该过程在有氧和无氧条件下均能进行,但需要多种酶催化、充
足的 CO2、光反应提供的 NADPH、ATP 及适宜的温度等条件,适当提高
温度可以提高酶的活性,加快反应速率,但超过一定的温度范围,提高
温度会使酶的活性降低,反应速率减慢。
3.取某种植物生长状态一致的新鲜叶片,用打孔器打出若干绿叶圆片
后平均分成甲、乙、丙三组,每组各置于一个密闭装置内,分别给予 a、
b、c 三种不同强度的光照,其他条件一致。照光相同时间后,测得各
装置内氧气的增加量如图所示。下列叙述错误的是 ( )
A.装置内增加的氧气来自水
B.光照强度为 a 时,光合作用停止
C.丙组装置内的 CO2 含量照光后比照光前低
D.此图反映了光合作用强度与光照强度的关系
【解析】选 B。光照强度为 a 时,装置内氧气增加量接近“0”,意味
着叶片光合作用与细胞呼吸相比略占优势。
4.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.细胞呼吸和暗反应 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 NADPH 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。
5.在封闭的温室内栽种农作物,以下措施不能提高农作物产量的是
( )
A.适当增加光照强度 B.增加室内 CO2 浓度
C.增大室内昼夜温差 D.采用绿色玻璃盖顶
【解析】选 D。适当增加光照强度可以提高光合作用强度,可以提高
产量,A 不符合题意;增加室内 CO2 浓度可以提高光合作用强度,B 不符
合题意;增大室内昼夜温差,晚上降低呼吸作用消耗有机物,可以提高
产量,C 不符合题意;采用绿色玻璃盖顶会降低光合速率,D 符合题意。
6.下列关于硝化细菌的叙述,错误的是 ( )
A.能将二氧化碳和水合成有机物
B.将二氧化碳和水合成有机物所需能量为化学能
C.将二氧化碳和水合成有机物所需能量为光能
D.硝化细菌和绿色植物一样都是自养型生物
【解析】选 C。硝化细菌利用无机物氧化时释放的化学能把二氧化碳
和水合成有机物,同时储存能量;硝化细菌能制造有机物,故其也属于
自养型生物。
7.(2017·天津高考)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。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
【解析】选 D。题图中光照强度低于 P 时,突变型 CO2 吸收速率低于野
生型,原因是突变型叶绿素含量较低,吸收光的能力较弱,光反应强度
低于野生型,A 项正确;光照强度高于 P 时,突变型 CO2 吸收速率大于野
生型,原因是突变型固定 CO2 酶的活性显著高于野生型,导致暗反应强
度高于野生型,B 项正确;光照强度低于 P 时,突变型光合速率随光照
强度增加而增加,限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度,C
项正确;光照强度高于 P 时,在达到光饱和点以前,突变型光合速率仍
随光照强度增加而增加,此时限制突变型光合速率的主要环境因素仍
是光照强度,D 项错误。
8.下面为几种环境因素对植物光合作用影响的关系图,有关描述错误
的是
(
)
A.图 1 中,若光照强度适当增强至最适状态,a 点左移,b 点右移
B.图 2 中,若 CO2 浓度适当增大至最适状态,a 点右移,b 点左移
C.图 3 中,a 点与 b 点相比,a 点时叶绿体中 C3 含量相对较多
D.图 3 中,限制 b 点光合作用的主要因素是光照强度和 CO2 浓度
【解析】选 B。光照强度和 CO2 浓度都是限制光合作用强度的因素,当
其中一个因素增大,要达到相同的生理状态,另一个因素在其相对较
弱时即可满足,故图 1 中光照强度适当增大至最适状态时,a 点会左移,
图 2 中 CO2 浓度适当增大至最适状态时,a 点也会左移;图 1 和图 2 中
的 b 点代表光合作用的饱和点,限制因素分别是 CO2 浓度和光照强度,
适当分别改善其限制条件时,光合作用强度也会增大,所需的 CO2 浓度
和光照强度也会增大,b 点右移;图 3 中 b 点时,光照强度和 CO2 浓度均
是光合作用的限制因素,a 点和 b 点的光照强度相等,a 点 CO2 浓度大于
b 点的,故 a 点时叶绿体中 C3 含量比 b 点多。
【方法规律】光合作用曲线中补偿点和饱和点移动规律
(1)补偿点的移动:
①呼吸速率增加,其他条件不变时,CO2(或光)补偿点应右移,反之左
移。
②呼吸速率基本不变,相关条件的改变使光合速率下降时,CO2(或光)
补偿点应右移,反之左移。
(2)饱和点的移动:
相关条件的改变(如增大光照强度或增大 CO2 浓度)使光合速率增大时,
饱和点应右移,反之左移。
【补偿训练】
科学家研究 CO2 浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影
响,得到的实验结果如图所示。请据图判断下列叙述不正确的是
( )
A.光照强度为 a 时,造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是 CO2
浓度不同
B.光照强度为 b 时,造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是温度
不同
C.光照强度为 a～b,曲线Ⅰ、Ⅱ光合作用强度随光照强度升高而升高
D.光照强度为 b～c,曲线Ⅱ、Ⅲ光合作用强度随光照强度升高而升高
【解题导引】解答本题的关键是:
(1)比较不同曲线的不同条件:温度、光照强度和 CO2 浓度。
(2)分析不同曲线变化趋势不同的原因。
【解析】选 D。曲线Ⅱ和Ⅲ的 CO2 浓度不同,因此光照强度为 a 时,造
成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是 CO2 浓度不同,A 正确;曲线
Ⅰ和Ⅱ的温度不同,因此光照强度为 b 时,造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用
强度差异的原因是温度不同,B 正确;由曲线图可知,光照强度为 a～b,
曲线Ⅰ、Ⅱ光合作用强度随光照强度升高而升高,C 正确;光照强度为
b～c,曲线Ⅱ光合作用强度随光照强度升高而缓慢升高直至不再变化,
但曲线Ⅲ光合作用强度随着光照强度的升高不再变化,D 错误。
9.如图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示
意图。下列有关叙述正确的是 ( )
A.t1→t2,叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加,基质中水光解加
快、O2 释放增多
B.t2→t3,暗反应限制光合作用;若在 t2 时刻增加光照,光合速率将继
续提高
C.t3→t4,光照强度不变,光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗
反应增强的结果
D.t4 后短暂时间内,叶绿体中 ADP 和 Pi 含量升高,C3 还原后的直接产
物含量降低
【解题导引】
(1)隐含信息:光反应和暗反应发生的部位。
(2)关键信息:t1 时给予充足恒定光照,t3 时充 CO2。
【解析】选 D。水的光解、O2 释放发生在叶绿体类囊体薄膜上,而不是
叶绿体基质中,A 项错误;t2→t3,限制光合速率的因素为 CO2 浓度,此时
光照充足且恒定,若增加光照,光合速率不会提高,B 项错误;t3→t4,暗
反应增强,一定程度上加快 ATP 和 ADP 的转化,同时促进了光反应,C
项错误;突然停止光照,光反应减弱甚至停止,类囊体薄膜上 ATP 合成
受阻,ATP 含量减少,ADP 和 Pi 含量升高,被还原的 C3 减少,直接产物含
量降低,D 项正确。
二、非选择题(共 2 小题,共 34 分)
10.(16 分)如图所示,图甲为叶绿体结构与功能示意图,图乙表示一株
小麦叶肉细胞内 C3 相对含量在一天 24 小时内的变化,请据图分析:
(1)图甲中 A、B、C、D 分别表示参与光合作用或光合作用生成的物质,
则 A 表 示 ____________,B 表 示 ______________,C 表 示
____________,D 表示__________。
(2)在 a 中发生的过程称为____________,在 a 中含有的参与此过程的
物质是__________。
(3) 在 a 中 发 生 的 能 量 转 变 是
____________________________________。
(4) 图 乙 中 , 从 ____________ 点 开 始 合 成 有 机 物 , 至
__________________点有机物合成终止。
(5)AB 段 C3 含量较高,其主要原因是____________。
(6)G 点 C3 含 量 极 少 , 其 原 因 是
________________________________________。
(7)G 点与 F 点相比,G 点时叶绿体中 NADPH 含量较____________(填
“高”或“低”)。
【解析】(1)根据图甲中物质转化关系可判断,A 代表 H2O,B 代表 CO2,C
代表 C3,D 代表 C5。
(2)图甲中 a 表示叶绿体类囊体薄膜,其上分布有色素和酶,是光反应
进行的场所。
(3)叶绿体类囊体薄膜上发生的能量转变是光能→ATP 中活跃的化学
能。
(4)根据图乙中 C3 含量的变化曲线可知,C3 含量从 B 点开始减少,说明
在有光的条件下,C3 被还原,至 I 点时,C3 含量又保持不变,说明此时没
有光,不能进行光反应,缺乏 NADPH 和 ATP,暗反应停止,不再合成有机
物。
(5)图乙 AB 段缺乏光,不能进行光反应,缺乏 NADPH 和 ATP,C3 不能被还
原。
(6)G 点时光照强度强,蒸腾作用旺盛,导致气孔关闭,CO2 不能通过气
孔进入,缺乏 CO2,CO2 固定减弱,C3 生成减少。
(7)G 点时 C3 缺乏,光反应正常进行,NADPH 积累,而 F 点时,C3 含量比 G
点时高,消耗 NADPH 多,积累的 NADPH 少。
答案:(1)H2O CO2 C3 C5 (2)光反应 色素和酶 (3)光能→ATP 中
活跃的化学能
(4)B I
(5)无光不进行光反应,不产生 NADPH 和 ATP,C3 不能被还原 (6)气孔
关闭,叶肉细胞内 CO2 含量低,CO2 的固定减弱 (7)高
11.(18 分)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 0 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,大棚内的温度应该适
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,其中产生
的水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,只能进行细胞呼吸,因此产生 ATP 的结构是细胞质
基质和线粒体。(5)温室大棚作物如果遇到阴雨天,为避免减产,可适
当降低温度,减少细胞呼吸对有机物的消耗,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 减少细胞呼吸对有
机物的消耗
(10 分钟·30 分)
1.(6 分)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有机物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=6.5
mg/h。积累有机物量最多的温度为 25 ℃,此时光合作用实际量约为
2.25+3.75=6 mg/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。
2.(6 分)某研究小组在水肥充足条件下,观测了玉米光合速率等生理
指标日变化趋势,结果如图所示。据图判断下列有关叙述正确的是
( )
A.光合作用消耗 ATP 最快的时刻是 15:00
B.根吸水能力最强的时刻是 12:00
C.直接引起蒸腾速率变化的生理指标是气孔阻抗
D.影响光合速率的环境因素主要是 CO2 浓度
【解析】选 C。光合速率越大,光合作用消耗 ATP 也就越快,由甲图可
知,光合作用消耗 ATP 最快的时刻是 12:00。蒸腾作用越强,根吸水能
力越强,由乙图可知,根吸水能力最强的时刻是 15:00。蒸腾作用是水
分以气体形式通过气孔散失的,直接引起蒸腾速率变化的生理指标是
气孔阻抗。据图可知,本题中影响光合速率的主要环境因素是光照强
度。
3.(18 分)植物对 CO2 的利用与光照强度有关,如图表示在三个不同光
照强度 x、y、z(单位:lx)条件下,CO2 浓度对菜豆植株光合速率的影响。
请回答下列问题:
(1)菜豆植株光合作用所需的碳源主要是通过叶片上的________(结
构)进入的,随着 CO2 浓度的升高,菜豆植株细胞对光反应阶段产生的
______________的利用量增多,从而促进了光合作用的进行。
(2)图中光照强度 x 与 y 的大小关系为____________;CO2 浓度为 400
mg·L-1 时,若光照强度突然由 z 变为 y,叶绿体中 C3 的还原速率会
______________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)天气晴朗的中午,光照充足,但菜豆植株光合速率却明显下降,原
因 可 能 是
__________________________________________________。
【解析】(1)植物光合作用需要的 CO2 主要是通过叶片上的气孔进入的;
随着 CO2 浓度的升高,暗反应 CO2 固定生成的三碳化合物增加,对光反
应阶段产生的 ATP 和 NADPH 的利用也增加。
(2)据图分析,在相同 CO2 浓度条件下,光照强度为 xlx 的曲线最高,说
明图中光照强度 x 比 y 大;CO2 浓度为 400 mg·L-1 时,若光照强度突然
由 z 变为 y,即光照强度增加,C3 还原过程加快,则叶绿体中 C3 的还原
速率会增大。
(3)天气晴朗的中午,光照充足,植物蒸腾作用旺盛,导致叶片气孔关
闭,进而导致 CO2 供应不足,所以菜豆植株光合速率明显下降。
答案:(1)气孔 NADPH 和 ATP
(2)x 大于 y 增大
(3)中午,菜豆蒸腾作用旺盛,叶片气孔关闭,导致 CO2 供应不足
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