2020-2021学年新教材生物人教版必修第一册层级训练：5-4-2 光合作用的原理和应用

2020-2021学年新教材生物人教版必修第一册层级训练：5-4-2 光合作用的原理和应用

第 4 节 光合作用与能量转化 第 2 课时 光合作用的原理和应用 必备知识基础练 进阶训练第 一层 知识点一 光合作用的研究历程 1.科学家们通过大量实验，才逐渐发现光合作用的场所、条件、原 料和产物，在下面几个著名实验中，相关叙述正确的是( ) A．普利斯特利的实验证明了植物可以吸收 CO2 B．萨克斯的实验证明了叶绿体在光下合成淀粉的同时释放出了 O2 C．恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的 O2 量 D．鲁宾和卡门的实验证明了光合作用产生的 O2 来自于 H2O 2．如图所示，某植物上的绿叶经阳光照射 24 小时后，再经脱色 并用碘液处理，结果有锡箔覆盖的部位不呈深蓝色，而不被锡箔覆盖 的部位呈深蓝色。本实验证明( ) ①光合作用需要二氧化碳 ②光合作用需要光 ③光合作用需要 叶绿素 ④光合作用放出氧气 ⑤光合作用制造淀粉 A．①② B．③⑤ C．②⑤ D．①③ 3．(多选)为探究叶绿体吸收光能后是否有氧气产生，某学者设计 了以下实验：制作载有水绵和好氧性细菌的临时装片，用极细光束照 射水绵，同时放在显微镜下观察。下列关于该实验的分析，正确的是 ( ) A．在光束照射到水绵之前，应该加三棱镜将混合光分解成连续光 谱 B．临时装片应放置在没有空气的黑暗环境中 C．用好氧性细菌起指示作用 D．水绵的带状叶绿体有利于设置对照条件 知识点二 光合作用的原理和过程 4．右图所示为叶绿体中的某种结构及其上发生的物质和能量变 化，下列叙述错误的是( ) A．图中的①是植物吸收的水分子 B．光合作用的色素都分布在结构②上 C．图示过程中，光能转变为 ATP 中的化学能 D．[H]、O2 和 ATP 都用于暗反应 5．下图表示光合作用的过程，其中Ⅰ、Ⅱ表示光合作用的两个阶 段，a、b 表示相关物质。下列相关叙述正确的是( ) A．阶段Ⅰ表示暗反应 B．阶段Ⅱ表示光反应 C．物质 a 表示[H] D．物质 b 表示 C3 6．(多选)如图为植物光合作用强度随光照强度变化的坐标图，下 列叙述中不正确的是( ) A．a 点叶肉细胞产生 ATP 的细胞器只有线粒体和叶绿体 B．b 点植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等 C．当植物缺镁时，b 点将向左移 D．已知某植物光合作用和细胞呼吸最适温度分别为 25℃和 30℃， 如图表示的是该植物处于 25℃环境中的情形，则将温度提高到 30℃时， a 点上移，b 点右移，d 点上移 知识点三 光合作用原理的应用 7.下列关于光照与光合速率之间的关系的叙述，正确的一项是 ( ) A．阴生植物的光合速率与光照强度成反比 B．光照越强，光合速率越高 C．适宜的光照可以提高阴生植物光合速率 D．阴生植物在光照条件下，光合速率为零 8．《齐民要术》中要求栽种农作物要“正其行，通其风”的原理 是( ) A．确保通风透光，从而有利于提高光合作用强度 B．通风透光，可以增强农作物的呼吸作用 C．可以增强农作物的抗性 D．增强农作物的蒸腾作用 9．(多选)如何使作物最大限度地利用太阳光能以进行光合作用是 现代化农业生产中提高作物产量的根本问题。下列措施能够有效提高 光能利用效率的是( ) A．阴雨天气提高温室中的光照强度 B．将玉米与大豆混合种植 C．为农作物补充镁元素，保证叶绿素的含量 D．合理灌溉，使植株保持挺拔 关键能力综合练 进阶训练第 二层 一、单项选择题 10．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的量与细胞呼吸消耗 的有机物的量相等 11．如图为光合作用过程示意图，在适宜条件下栽培的小麦，如 果突然将 c 降低至极低水平(其他条件不变)，则 a、b 在叶绿体中的相 对含量变化将会是( ) A．a 上升、b 下降 B．a、b 都上升 C．a、b 都下降 D．a 下降、b 上升 12．一般说来，光照增强，光合作用增强。但在夏天光照最强的 中午，光合作用反而下降。其原因是( ) A．蒸腾作用太强，体内水分不足 B．酶的活性降低 C．气孔关闭，氧释放不出，抑制光反应 D．气孔关闭，CO2 不足 二、不定项选择题(每题有一个或多个正确答案) 13．如图曲线Ⅰ表示黄豆在适宜温度、CO2 浓度为 0.03%的环境中 光合作用速率与光照强度的关系。在 Y 点时改变某条件，结果发生了 如图曲线Ⅱ的变化。下列分析合理的是( ) A．与 Y 点相比较，X 点时叶绿体中 C3 含量低 B．在 Y 点时，适当升高温度可导致曲线由Ⅰ变为Ⅱ C．制约 X 点时光合作用的因素主要是叶绿体中色素的含量 D．制约 Z 点时光合作用的因素可能是二氧化碳浓度 14．要在温室内培育出又大又甜的哈密瓜，对温室的控制正确操 作是( ) A．白天适当降低温度 B．夜间适当降低温度 C．延长光照时间 D．适当增加空气中二氧化碳的浓度 15．(易错题)取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器打出 若干圆片，将圆片平均分成甲、乙、丙三组，每组各置于一个密闭装 置内，并分别给予 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．该图反映了光合作用强度与光照强度的关系 学科素养提升练 进阶训练第 三层 16．(学科素养——科学探究)下图甲为测定光合速率的装置，在密 封的试管内放一新鲜叶片和 CO2 缓冲液，试管内气体体积的变化可根 据毛细刻度管内红色液滴的移动距离测得。在不同强度的光照条件下， 测得的气体体积变化如下图乙所示。 (1)标记实验开始时毛细刻度管中红色液滴所在位置。实验时，试 管内变化的气体是________。 (2)若此时图甲植物光照强度为 15 klx，则 1 h 光合作用产生的气体 量为________mL。若此时植物叶片的呼吸熵(CO2/O2)为 0.8(呼吸时产 生的 CO2 和消耗的 O2 的比值)，则植物光合作用除自身呼吸提供的 CO2 外，植物还需从外界吸收 CO2________mL。 (3)为了防止无关因子对实验结果的干扰，本实验还应设置对照实 验 ， 对 照 组 实 验 装 置 与 实 验 组 实 验 装 置 的 区 别 是 _____________________________________________________ _____________________________________________________。 17．甲图表示 A、B 两种植物光合速率随光照强度改变的变化曲 线，乙图表示将 A 植物放在不同浓度的 CO2 环境条件下，A 植物光合 速率受光照强度影响的变化曲线。 请分析回答： (1)在较长时间连续阴雨的环境中，生长受到显著影响的植物是 ________。 (2)甲图中的 a 点表示________，如果以缺镁的培养液培养 A 植物 幼苗，则 b 点的移动方向是________。 (3) 在 c 点 时 ， 叶 绿 体 中 ADP 的 移 动 方 向 是 从 ________ 向 __________方向移动；下图与 c 点相符的是________。 (4)e 点与 d 点比较，e 点时叶肉细胞中 C3 的含量________；e 点与 f 点比较，e 点的叶肉细胞中 C3 的含量________。(均填“高”“低” 或“基本一致”) (5)当光照强度为 g 时，比较植物 A、B 的有机物积累速率 M1、 M2 的 大 小 和 有 机 物 合 成 速 率 N1 、 N2 的 大 小 ， 结 果 分 别 为 M1________M2、N1________N2。 (6)增施农家肥可以提高光合效率的原因是： ①_____________________________________________________； ②_____________________________________________________。 第 2 课时 光合作用的原理和应用 1．解析：普利斯特利通过实验证明植物能净化空气，未证明更新 何种成分，A 错误；萨克斯的实验的单一变量为是否有光照，因此可 证明光是光合作用的必要条件，但没有证明光合作用的场所是叶绿体， B 错误；恩格尔曼的实验发现光合作用的场所是叶绿体，产物之一是 氧气，但并没有定量分析生成的 O2 量，C 错误；鲁宾和卡门采用同位 素标记法进行实验证明光合作用释放的 O2 来自水，D 正确。 答案：D 2．解析：曝光部分叶片用碘液处理呈深蓝色，说明曝光部分产生 了淀粉，遮光部分用碘液处理后不呈深蓝色，说明没有产生淀粉，同 时也说明光合作用需要光照，C 正确。 答案：C 3．解析：该实验的自变量是光的有无，并不是光的波长，没有必 要将混合光分解，A 错误；将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境 中，排除了环境中光线和氧的影响，从而确保实验能够正常地进行，B 正确；实验材料选择好氧细菌可以确定释放氧气多的部位，起指示作 用，C 正确；水绵不仅具备细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状 地分布在细胞中，便于设置叶绿体有无光照，D 正确。 答案：BCD 4．解析：水在光下分解为[H]和 O2 的过程发生在叶绿体的类囊体 薄膜上，所以图中的①是植物吸收的水分子，A 项正确。叶绿体中的 色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，B 项正确。在叶绿体的类囊体薄 膜上，色素将吸收的光能转变为 ATP 中的化学能，C 项正确。[H]和 ATP 都用于暗反应，O2 不用于暗反应，直接释放出去，D 项错误。 答案：D 5．解析：图中阶段 I 需要光照，属于光合作用的光反应阶段，图 中阶段Ⅱ能够发生 CO2 的固定，并且生成糖类等有机物，属于光合作 用的暗反应阶段；光反应中，水的光解产生氧气和[H]，因此物质 a 表 示[H]；在光反应阶段，ADP＋Pi＋能量 ――→酶 ATP，故图中 b 表示 ATP。 答案：C 6．解析：a 点只进行细胞呼吸，此时产生 ATP 的细胞器只有线粒 体而没有叶绿体，A 错误；b 点植物氧气释放量和吸收量都为 0，即光 合作用产生的氧气刚好被细胞呼吸利用，B 正确；缺镁时叶绿素合成 下降，利用光能的能力下降，植物需要较强光照才能达到与细胞呼吸 强度相等的光合作用强度，b 点右移，C 错误；植物处于 25℃环境中 时，将温度提高到 30℃时，光合作用强度下降，呼吸强度上升，故 a 点上移；b 点表示净光合速率为 0，故温度升为 30℃后植物需要较强光 照才能达到与呼吸速率相等的光合速率，b 点右移；d 点表示最大净光 合速率，由于呼吸速率上升，光合速率下降，故 d 点上移，D 正确。 答案：AC 7．解析：阴生植物相对于阳生植物而言，达到最大光合速率所需 的光照强度较低一些；阴生植物的光合速率随着光照强度增大而增加， 达到一定强度后光合速率不再增加。 答案：C 8．解析：“正其行，通其风”表示要做到合理密植，有利于植株 合理利用光照和 CO2，从而提高光合作用强度，A 正确。 答案：A 9．解析：阴雨天气，光照强度减弱，这种情况下可以通过提高光 照强度来达到提高光能利用率的目的；玉米与大豆套种可以充分利用 光能，进而达到提高光能利用率的目的；充足的叶绿素可以保证对光 的最大吸收；植株挺拔，叶片充分展开，有利于对光的吸收。 答案：ABCD 10．解析：图中虚线表示的是光照下 CO2 的吸收量，即光合作用 净合成量，在光照时间相同的情况下，30 ℃时光合作用的总量为 3.50(净合成量)＋3.00(呼吸消耗量)＝6.50(mg·h－1)，35 ℃时光合作用的 总量为 3.00(净合成量)＋3.50(呼吸消耗量)＝6.50(mg·h－1)，二者相同， A 正确；在 25 ℃时，CO2 吸收量最大，即光合作用净合成量最大，B 错误；25 ℃、30 ℃、35 ℃时，光合作用制造的有机物的量分别为 6.00 mg·h－1、6.50 mg·h－1、6.50 mg·h－1，C 错误；两曲线的交点表示光合作 用的净合成量等于细胞呼吸消耗量，D 错误。 答案：A 11．解析：图中 a、b 是 ATP 和[H]，c 是 CO2，当 c 的含量降低， 则 C3 的生成速率降低，ATP 和[H]的消耗减少，所以 a、b 含量都上升。 答案：B 12．解析：光照增强，蒸腾作用随之增强，从而避免叶片灼伤， 但炎热中午光照过强时，为了防止植物体内水分过度散失，造成萎蔫、 干枯，通过植物进行适应性调节，气孔关闭(此时水分主要通过叶表面 表皮细胞直接蒸发散失，降低叶表温度)。虽然光反应产生了足够的[H] 和 ATP，但因气孔关闭，CO2 进入叶肉细胞叶绿体中的分子数减少， 影响了暗反应中葡萄糖的产生。 答案：D 13．解析：X 点时，光照强度较弱，光反应提供的[H]和 ATP 较少， C3 的浓度较 Y 点时高，A 不正确；题目中提到已是在适宜温度下，如 果再提高温度，会降低光合作用速率，B 不正确；制约 X 点的光合作 用因素是光照强度，C 不正确；一般情况下，在适宜温度和同等光照 强度下，提高 CO2 浓度可大幅度提高光合作用速率，D 正确。 答案：D 14．解析：白天适当降低温度会降低光合作用强度，减少有机物 的形成，不利于哈密瓜的生长；夜间适当降低温度可以减少呼吸消耗， 有利于哈密瓜的生长；延长光照时间可以增加光合作用形成的有机物 的量，有利于哈密瓜的生长；适当增加空气中二氧化碳的浓度可以提 高光合作用强度，有利于哈密瓜的生长。 答案：BCD 15．解析：氧气来自光反应中水的光解；光照强度为 a 时，氧气 的增加量很少，但光合作用没有停止； 照光后 CO2 被光合作用吸收利 用，所以 CO2 含量比照光前低。 答案：B 16．解析：(1)由于图甲中存在 CO2 缓冲液，所以在不同光照强度 下，液滴位置改变的实质是 O2 的消耗和释放。(2)光合作用产生 O2 的 气体量应包括积累量和叶片消耗量为 150＋50＝200(mL)，同时，净产 生的 O2 量等于净消耗的 CO2 量为 200－0.8×50＝160(mL)。(3)设置对 照时可将新鲜叶片改为经消毒的等大小死叶片；除叶片本身会影响实 验外，环境因素也可能影响实验结果。 答案：(1)O2 (2)200 160 (3)新鲜叶片改为经消毒的等大小死叶片 17．解析：(1)与 A 植物相比，B 植物能在较低光照下储存有机物， 受阴雨天气影响较小，A 植物受影响较大。(2)图甲中 a 点时光照强度 为零，此时植物只进行呼吸作用，所以 a 点表示植物的呼吸速率。b 点 是光补偿点，此时光合速率等于呼吸速率。镁是合成叶绿素的重要元 素，缺镁则无法合成叶绿素，导致光合速率降低，所以增加光照强度 才能加快光合速率，使光合速率等于呼吸速率，即 b 点右移。(3)在 c 点时，光反应阶段利用 ADP 形成 ATP，然后在暗反应阶段 ATP 又变成 ADP，光反应的场所是叶绿体类囊体的薄膜，暗反应阶段的场所是叶 绿体基质，所以 ADP 的移动方向从叶绿体的基质移向叶绿体类囊体的 薄膜。图 A 表示呼吸速率大于光合速率，图 B 表示只进行呼吸作用， 图 C 表示光合速率等于呼吸速率，图 D 表示光合速率大于呼吸速率， 在 c 点时，光合速率大于呼吸速率，因此图 D 与 c 点相符。(4)与 d 点 相比，e 点时光照强度大，光反应强，产生的[H]和 ATP 多，所以 C3 的消耗量多，C3 的生成量不变，C3 的含量降低；e 点时，CO2 的浓度较 f 点高，CO2 的固定量大，C3 的生成量大，消耗量不变，C3 含量高。(5) 图中光照强度为 g 时，植物 A、B 单位时间内从外界吸收的 CO2 量相 等，故植物 A、B 的有机物积累速率相等，即 M1＝M2。有机物合成速 率＝有机物积累速率＋呼吸速率，因植物 A 的呼吸速率比植物 B 的大， 故有机物合成速率是 N1>N2。 答案：(1)A (2)A 植物的呼吸速率 向右 (3)叶绿体基质 类囊 体薄膜 D (4)低 高 (5)＝ > (6)①农家肥被微生物分解后为农 作物提供 CO2 ②提供矿质元素 ③促进土壤微生物的活动，提高土 壤通气性，促进植物对矿质元素的吸收(答出两项即可)