2019-2020学年高中生物人教版必修1课后分层检测案：5-4-2　光合作用的原理和应用

2019-2020学年高中生物人教版必修1课后分层检测案：5-4-2　光合作用的原理和应用

课后分层检测案 20 光合作用的原理和应用 【基础巩固练】 1．下列是关于光合作用的实验，叙述错误的是( ) 选项 科学家 实验结论 A 普利斯特利的小鼠实验 证明了绿色植物在光照下吸收 CO2， 放出 O2，从而更新了空气 B 萨克斯的实验 证明绿色叶片在光合作用中产生了 淀粉 C 恩格尔曼的水绵实验 证明 O2 是由叶绿体释放出来的，叶 绿体是植物进行光合作用的场所 D 鲁宾和卡门的同位素标 记实验 证明光合作用释放的 O2 全部来自参 加反应的 H2O 解析：普利斯特利的实验中无对照组，并没有具体到哪种气体成 分；萨克斯的实验中有对照，光为自变量，淀粉为因变量；恩格尔曼 的实验中的自变量是光照处理的位置，所以得出叶绿体是产生 O2 的场 所；鲁宾和卡门用同位素标记 H2O 和 CO2，形成对照，得出光合作用 释放的 O2 来自 H2O 的结论。 答案：A 2．在光合作用过程中，光能最初用于( ) A．CO2 的固定 B．C3 的还原 C．将水分解为 O2 和[H] D．将淀粉分解为葡萄糖 解析：光能被转化成 ATP 中活跃的化学能，同时分解水产生[H] 和 O2。 答案：C 3．在光合作用中，不需要酶参与的过程是( ) A．CO2 的固定 B．叶绿素吸收光能 C．C3 的还原 D．ATP 的形成 解析：CO2 的固定和 C3 的还原过程都需要酶的参与；ATP 的形成 也需要相应的酶参与；而叶绿素吸收光能不需要酶的参与。 答案：B 4．在实验室中，如果要测定藻类植物是否能完成光反应，最好是 检验( ) A．葡萄糖的合成 B．二氧化碳的消耗 C．叶绿体的含量 D．氧气的释放 解析：光合作用的光反应产生了氧气，而二氧化碳的消耗和葡萄 糖的产生在光合作用的暗反应阶段。 答案：D 5．光合作用过程中，与光反应相比，暗反应阶段的特点是( ) A．需要光、叶绿体色素和酶 B．在酶、ATP 和[H]的作用下完成 CO2 的固定和 C3 的还原，最终 形成有机物 C．把水光解为[H]和 O2 D．把光能转化为储存在糖类中的化学能 解析：暗反应阶段是一系列的酶促反应，主要的物质变化是 CO2 的固定和 C3 的还原。 答案：B 6．光合作用过程中，水的光解及三碳化合物形成糖类所需要的能 量分别来自( ) A．细胞呼吸产生的 ATP 和光能 B．都是细胞呼吸产生的 ATP C．光能和光反应产生的 ATP D．都是光反应产生的 ATP 解析：光合作用中水的光解发生在光反应阶段，需要光能作能源； 三碳化合物在暗反应中被还原，其动力来自光反应产生的 ATP，还原 剂是光反应产生的[H]。 答案：C 7．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：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。 答案：C 8．如图表示叶绿体的结构和功能，请回答： (1)与光合作用有关的色素分布在图中[ ]________上。 (2) 光 反 应 是 在 ________________ 上 进 行 的 ， 暗 反 应 是 在 [ ]________________________中进行的。 (3) 光 反 应 的 生 理 意 义 是 ： 光 反 应 所 产 生 的 [③]________ 和 [ ]________________是暗反应所必需的。 (4)暗反应包括[⑥]____________和[ ]____________。 答案： (1)[②]类囊体的薄膜 (2)类囊体的薄膜 [⑧]叶绿体的基质 (3)[H] [④]ATP (4)CO2 的固定 [⑤]C3 的还原 【能力提升练】 9．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：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。 答案：C 10．下图表示某绿色植物在生长阶段内物质的转变情况，下列叙 述正确的是( ) A．过程④产生 ATP 最多，过程②光能转变为化学能储存在 ATP 中 B．进行过程②的 CO2 都来自大气，产生的有机物存在于液泡中 C．进行过程③时，需要水参与，产生少量的 ATP D．给植物浇 H182 O 后，根细胞会产生少量 C18O2，过程④不会产 生 H182 O 解析：过程②是暗反应，此过程 ATP 中活跃的化学能转变成有机 物中稳定的化学能；进行过程②的 CO2 除来自大气外，还可以由自身 呼吸作用提供，合成的有机物存在于叶绿体中；过程③是有氧呼吸的 第一、二阶段，有氧呼吸第二阶段需要水的参与，产生少量的 ATP； 植物根细胞吸收的 H182 O 运输到叶片参与光合作用生成 18O182，O2 可进入 线粒体参与过程④产生 H182 O。 答案：C 11．现有四个实验装置，若要验证植物的光合作用需要二氧化碳， 则应选用的装置组合是( ) A．①和② B．①和③ C．②和③ D．③和④ 解析：在探究光合作用过程的实验中，确认实验目的、实验变量 非常关键。本实验的目的是“验证植物的光合作用需要二氧化碳”， 自变量是有无二氧化碳，无关变量必须相同且适宜。因此，实验装置 必须置于光照条件下，由图示可以看出，①③均有光照，保证了无关 变量不干扰实验结果。二者唯一不同的是小烧杯外的溶液：①中的 NaOH 溶液具有除去二氧化碳的作用，③中的清水不具此作用。对比 ①③，有二氧化碳的③中能进行光合作用，不含二氧化碳的①中不能 进行光合作用。 答案：B 12．科学家提取植物细胞中的叶绿体，用高速离心法打破叶绿体 膜后，分离出类囊体和基质，在不同条件下进行实验(如下表所示)，用 来研究光合作用过程，下列选项中各试管得到的产物情况正确的是 ( ) 试管 叶绿体结构 光照 C18O2 ATP、[H] C5 甲 类囊体 ＋ ＋ － － 乙 基质 － ＋ ＋ ＋ 丙 基质 ＋ ＋ － ＋ 丁 基质和类囊 体 ＋ ＋ － ＋ 注：表中的“＋”表示“添加”，“－”表示“不添加”。 A．甲试管可得到 18O2 B．乙试管可得到 C3 C．丙试管可得到葡萄糖和淀粉 D．丁试管可得到乳糖 解析：光合作用产生的 O2 来源于水的光解，甲试管中没有 H18O2， 所以没有 18O2；乙试管中有 C18O2 和 C5，可得到 C3；丙试管不含 ATP、 [H]，所以得不到葡萄糖和淀粉；乳糖是动物细胞内合成的二糖。 答案：B 13．离体叶绿体在光下进行稳定的光合作用时，如果突然中断 CO2 的供应，下列关于一段时间内叶绿体中 ATP 与 O2 的相对含量变化的示 意图中，正确的是( ) 解析：离体叶绿体在光下进行稳定的光合作用时，突然中断 CO2 的供应使 C3 合成减少，一段时间内暗反应逐渐减弱，暗反应消耗的 ATP 也逐渐减少，故 ATP 相对含量逐渐增加；随着暗反应的减弱，光反应 也逐渐减弱，所以叶绿体内 O2 含量逐渐减少。 答案：B 14．在光照等适宜条件下，将培养在 CO2 浓度为 1%环境中的某植 物迅速转移到 CO2 浓度为 0.003%的环境中，其叶片暗反应中 C3 和 C5 微摩尔浓度的变化趋势如图所示。回答问题： (1)图中物质 A 是________(填“C3”或“C5”)。 (2)在 CO2 浓度为 1%的环境中，物质 B 的浓度比 A 的低，原因是 ____________________________________________________________ ____________；将 CO2 浓度从 1%迅速降低到 0.003%后，物质 B 浓度 升 高 的 原 因 是 ________________________________________________________。 (3)若使该植物继续处于 CO2 浓度为 0.003%的环境中，暗反应中 C3 和 C5 浓度达到稳定时，物质 A 的浓度将比 B 的________(填“低” 或“高”)。 (4)CO2 浓度为 0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强 度比 CO2 浓度为 1%时的________(填“高”或“低”)，其原因是 ________________________________。 解析：(1)CO2 浓度降低时，C3 的产生减少而消耗不变，故 C3 的含 量降低，与物质 A 的变化趋势一致；而 C5 的产生不变却消耗减少，故 C5 的含量增加，与物质 B 的变化趋势一致。(2)在正常情况下，1 mol CO2 与 1 mol C5 结合形成 2 mol C3，即 C3 的分子数是 C5 的 2 倍。CO2 浓度 迅速下降后，C5 的产生不变却消耗减少，故 C5 的浓度升高。(3)在达到 相对稳定时，C3 的含量是 C5 含量的 2 倍。(4)CO2 浓度较低时，暗反应 强度低，需要的[H]和 ATP 的量少，故在较低的光照强度时就能达到此 CO2 浓度时的最大光合速率。 答案：(1)C3 (2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即 C3 和 C5 的含量稳定， 根据暗反应的特点，此时 C3 的分子数是 C5 的 2 倍 当 CO2 浓度突然 降低时，C5 的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致 C5 积累 (3)高 (4)低 CO2 浓度低时，暗反应的强度低，所需 ATP 和[H]少 【素养养成练】 15．用高速离心机打碎小球藻细胞，获得可以进行光合作用的离 体叶绿体，进行如图所示的实验。请分析回答下列问题： (1)实验 A 中离体的叶绿体能合成糖类，碳酸氢钠溶液所起的作用 是________________。若要使该实验中没有糖类产生，烧杯中液体应 改为________________________。 (2)若要使实验 B 中离体的叶绿体内糖类合成速度明显加快，在光 照和 CO2 条件不变且适宜的情况下，可考虑采用________________的 方法。 (3)若要使实验 C 中离体的叶绿体产生糖类，锥形瓶内至少应加入 ________和________。 (4)科学家鲁宾和卡门利用小球藻作实验材料，用 18O 分别标记 H2O 和 CO2，最终证明光合作用释放的 O2 来自 H2O；科学家卡尔文用 14C 标记 CO2 供小球藻进行光合作用，探 明 了 卡 尔 文 循 环 途 径 。 以 上 科 学 家 在 实 验 中 共 同 使 用 了 ________________技术。 解析：(1)植物体合成糖类是叶绿体进行了光合作用的结果，而光 合作用需要 CO2，碳酸氢钠溶液的作用是提供 CO2；如果将碳酸氢钠 溶液换成氢氧化钠溶液，因为氢氧化钠溶液可以吸收玻璃罩中的 CO2， 所以光合作用不能进行，没有糖类生成。(2)影响光合作用的因素有光 照强度、CO2 浓度、温度、矿质离子和水等，其中适当提高温度可以 增强酶的活性，因为实验 B 的装置中只有离体的叶绿体，不用考虑呼 吸作用消耗，且实验 B 装置所处温度较低(10℃)，所以适当提高温度可 以使糖类合成速度明显加快。矿质离子虽然可以影响光合作用，但因 实验材料是离体的叶绿体，没有完整的细胞结构，或实验 B 中本来就 不缺乏矿质离子，所以添加矿质离子后不会明显改变光合速率；题图 实验中实验材料置于水中，光合作用利用的水很少，所以加水也不会 明显提高光合速率。(3)实验 C 中离体的叶绿体置于黑暗处，不能进行 光反应，也就不能为暗反应提供 ATP 和[H]，所以其暗反应不能进行， 如果要使实验 C 中产生糖类，则锥形瓶中至少应加入 ATP 和[H]。(4) 研究光合作用过程中物质变化、元素转移的情况时可以用同位素标记 法进行示踪。 答案：(1)提供 CO2 氢氧化钠溶液(碱液) (2)适当提高温度 (3)ATP [H] (4)同位素示踪