高中生物 寒假作业精练5 光合作用的原理及其应用(含解析)

光合作用的原理及其应用

1．（2019·新课标Ⅰ卷·3）将一株质量为20g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40g，其增加的质量来自于（）

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

2．（2019江苏卷·17）如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是（）

A．研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素

B．层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液

C．在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作

D．实验验证了该种蓝藻没有叶绿素b

1．光合作用是生物界最基本的同化作用。下列相关叙述不正确的是（）

A．光合作用过程中，碳元素的转移途径是：CO2→C3→（CH2O）

B．净光合速率为零时，蓝藻细胞产生ATP的场所主要有线粒体和叶绿体

C．光反应产生的ATP和NADPH是碳反应中将CO2合成糖类的能源物质

D．用H218O培养小球藻，一段时间后可在其产生的糖类和氧气中检测到18O

2．科研人员为研究某植物的光合特性，测定了该植物在光、暗条件下的CO2吸收速率，结果如图。下列选项错误的是（）

典题温故

经典集训

A．暗期CO2吸收速率大于0

B．从暗期变到光期的瞬间，叶绿体中C3含量升高

C．光期CO2吸收速率下降可能是CO2浓度降低所致

D．暗期植物不能将CO2转化为糖类等光合产物的原因是没有光反应提供的ATP和[H] 3．下列关于几种元素与光合作用关系的叙述，正确的是（）

A．氮元素是叶绿素的组成元素之一，没有氮元素，植物就不能进行光合作用

B．磷元素是构成ATP的必需元素，光合作用光反应和暗反应过程均有ATP合成

C．氧元素是构成有机物的基本元素之一，光合作用制造的有机物中的氧元素来自于水D．碳元素是组成糖类的基本元素，光合作用中碳元素从CO2开始直接经C5形成糖类4．下图表示甘蔗一个叶肉细胞内的系列反应过程，相关叙述正确的是（）

A．过程①中类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光

B．过程②产生的（CH2O）中的O来自CO2和H2O

C．过程③释放的能量大部分贮存于ATP中

D．过程④一般与吸能反应相联系

5．下列有关光合作用和细胞呼吸及其应用的叙述，错误的是（）

A．种子成熟干燥后，细胞呼吸速率下降

B．CO2的固定可发生在黑藻叶绿体的基质中

C．施有机肥能防止土壤板结，有利于作物根系生长

D．叶绿素a、b在蓝紫光区的吸收光谱是相同的

6．如图是生理状况相同的油料作物种子在清水中萌发形成幼苗过程中的生长情况。下列相关说法错误的是（）

A．10d前，萌发种子干重增加的主要元素是C和N

B．10d后，白光下的幼苗体内消耗ADP的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质

C．从图中可知前10d内光照对幼苗的生长存在抑制作用

D．幼苗在黑暗条件下发黄而在光下变绿，说明光照能影响叶绿素的合成

7．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

8．科研人员测定了航天诱变番茄突变体与野生型在6:00～18:00内的净光合速率，结果如图所示。研究还发现早晨和傍晚突变体的气孔开放程度明显高于野生型。下列相关分析正确的是（）

A．突变体和野生型均于6:00开始进行光合作用

B．突变体和野生型体内光合与呼吸相关酶的活性相同

C．16:00～18:00突变体与野生型净光合速率下降的主要原因是环境中CO2供应不足D．6:00～18:00时间段内突变体有机物的积累量高于野生型

9．下列有关绿叶中色素的提取和分离实验的叙述中，正确的是（）

A．叶绿素的提取需要加入层析液作为提取液

B．过滤时应使用单层尼龙布，并用棉塞塞住试管口

C．分离色素时应将滤液细线置于层析液中

D．选材不同，四条色素带在滤纸条上的排列顺序不同

10．研究人员对日光温室内的番茄叶片补充等强度不同波长的光，测得番茄光合速率的日变化情况如图。下列叙述错误的是（）

A．据图分析，在10:00左右适当补充红光，对番茄的生长最有效

B．14:00～16:00，引起三组黄瓜光合速率均降低的主要因素是室内CO2浓度过低

C．9:00-11:00对照组CO2固定量比补蓝光组多

D．12:30时，若适当提高温室内CO2浓度，短时间番茄植株中三碳酸的合成速率不变11．如果将一株绿色植物栽培在含H218O的完全培养液中，给予充足的光照，经过较长一段时间后，下列物质中能含18O的有几项

①周围空气的O2②周围空气的CO2 ③周围空气的水分子④光合作用生成的葡萄糖

A．一项 B．二项 C．三项 D．四项

12．植物果实发育所需要的有机物来源于叶片的光合作用，但过多枝叶的生长不仅会消耗大量光合产物及无机盐等，而且对植物果实的产量也会造成不利影响。研究者用金桔来研究叶片光合作用与果实产量的关系，实验处理及结果如下图所示，在金桔的叶片中检测到有淀粉生成。下列相关分析正确的是（）

A．第Ⅰ组叶片的净光合速率最高，其果实干重一定大于第Ⅱ、Ⅲ两组

B．植物以淀粉的形式将光合产物运输到果实或其他需要有机物的场所

C．由此可知，应尽量将植物多余的枝条及叶片摘除，以提高光合速率

D．据实验结果推测植物光合作用的产物在叶片中积累会抑制光合作用速率

13．回答与光合作用有关的问题：

（1）地球上生命活动所需的能量主要来源于光反应吸收的____________，在暗反应中，RuBP羧化酶（R酶）催化CO2与RuBP（C5）结合，生成2分子C3，影响该反应的外部因素，除光照条件外还包括_________________________（写出两个）；内部因素包括_____________________________________（写出两个）。

（2）在“光合色素的提取与分离”活动中，提取新鲜菠菜叶片的色素并进行分离后，滤纸条自上而下两条带中的色素合称为。分析叶绿素a的吸收光谱可知，其主要吸收可见光中的光。环境条件会影响叶绿素的生物合成，如秋天叶片变黄的现象主要与抑制叶绿素的合成有关。

14．某生物兴趣小组在探究多种环境因素对水稻光合作用影响的活动中，测得水稻吸收(用“+”表示)或释放(用“-”表示)CO2的速率(单位:mgh?1)随温度变化的部分数据如下表所示。请回答下列问题:

（1）A组数据可表示水稻的_______________随温度变化的情况。由表中数据可知，影响水稻光合速率的外界因素有_______________________________________。

（2）分析表中数据可知，在相同温度下，C组的光合速率明显高于B组的，其原因是____________________。

（3）若对水稻进行光照、黑暗处理各12小时，根据表格中信息，应选择光照为__________、CO2浓度为__________、光照下温度为__________和黑暗下温度为__________的条件，以保证水稻内有机物的积累量最多。

一、典题温故

1.【答案】A

【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。也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于水、矿质元素、空气。综上所述，BCD不符合题意，A符合题意。故选A。

2.【答案】D

【解析】绿色植物的叶绿体中含有四种色素，纸层析后，形成的色素带从上到下依次是：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b黄绿色。由图可知，菠菜含有四种色素，蓝藻（原核生物）只含有叶绿素a和胡萝卜素。研磨时加入碳酸钙是为了保护叶绿素，A错误；层析液可以由石油醚、丙酮和苯混合而成，也可以用92号汽油代替，B错误；层析时，为了防止层析液挥发，需要用培养皿盖住小烧杯，C错误；由图可知，蓝藻只有两条色素带，不含有叶绿色b，D正确，故选D。

二、经典集训

1.【答案】B

【解析】光合作用过程中，碳元素的转移途径是：CO2→C3→（CH2O），A正确；蓝藻是原核生物，没有线粒体和叶绿体，B错误；光反应产生的ATP和NADPH是碳反应中将二氧化碳还原为糖的能源物质，C正确；用H218O培养小球藻，在叶绿体中进行光合作用，进行水的光解形成氧气和[H]，可在氧气中检测到放射性。H218O还可参与有氧呼吸第二阶段，生成C18O2，C18O2通过光合作用的暗反应阶段，转移到糖类等有机物中，所以用H218O培养小球藻，一段时间后可在其产生的糖类和氧气中检测到18O，D正确。故选B。

2.【答案】B

【解析】从图示曲线可知，暗期CO2吸收速率大于0，A正确；从暗期变到光期的瞬间，光反应增强，C3的还原增强，C3消耗增加，而C3合成速率不变，故C3含量减少，B错误；光期CO2吸收速率有下降趋势，可能是随着光合作用的进行，CO2不断被吸收，导致环境中CO2浓度降低所致，C正确；没有光反应提供ATP和[H]，暗反应无法进行，故暗期植物不能将CO2转化为糖类等光合产物是因为没有光反应提供的ATP和[H]，D正确。

3.【答案】A

【解析】N是叶绿素的组成元素之一，没有N植物就不能进行光合作用，A正确；P是构成ATP的必需元素，光合作用光反应有ATP合成，暗反应过程有ATP消耗，B错误；O是构成有机物的基本元素之一，光合作用制造的有机物的氧来自于二氧化碳，C错误；C是组成糖类的基本元素，在光合作用中从二氧化碳开始先后经C3形成C5和（CH2O），D错误；故选A。

4.【答案】D

【解析】根据题意和图示分析可知：①表示光反应中光能转化为ATP的过程，发生在类囊体薄膜上；②表示ATP为三碳化合物的还原过程供能合成有机物的过程，发生在叶绿体的

基质中；③表示有机物氧化分解释放能量的过程，发生在细胞中；④表示ATP水解释放能量的过程，发生在细胞中。过程①中类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，A错误；过程②产生的（CH2O）中的O来自CO2，B错误；过程③释放的能量少部分贮存于ATP中，大部分以热能形式散失，C错误；④表示ATP水解释放能量的过程，一般与吸能反应相联系，D正确；故选D。

5.【答案】D

【解析】种子成熟干燥后，自由水含量减少，新陈代谢减慢，细胞呼吸速率下降，故A 正确；黑藻为真核生物，光合作用的场所在叶绿体，其二氧化碳的固定（暗反应）发生在叶绿体的基质中，B正确；增施有机肥，可改善土壤结构，增强土壤保肥、透气的性能，防止土壤板结，有利于作物根系生长，C正确；叶绿素a、b在蓝紫光区的吸收光谱很相似，但是略有不同，D错误；故选D。

6.【答案】A

【解析】由于油料种子在清水中萌发，最开始干重增加的原因是脂肪转换成糖类，因而导致干重增加的主要元素是0，A错误；10d后，白光下，由于幼苗叶子变绿能进行光合作用，幼苗体内消耗ADP的场所，即ATP合成场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质，B正确；图中前10d内光照条件下幼苗的长度低于黑暗条件下，可以判断前10d内光照对幼苗的生长存在抑制作用，C正确；黑暗条件下幼苗发黄而光下变绿，可说明光照能影响叶绿素的合成，D正确。故选A。

7.【答案】A

【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。

8.【答案】D

【解析】由于净光合速率=总光合速率-呼吸速率，6:00时突变体和野生型的净光合速率均为0，说明二者此时的总光合速率=呼吸速率，而不是6:00开始进行光合作用，A错误；由图不能得出二者呼吸速率的大小，所以无法比较突变体和野生型体内呼吸相关酶的活性是否相同，B错误；16:00～18:00突变体与野生型净光合速率下降的主要原因是光照强度降低，C错误；由图可知，6:00～18:00时间段内，大部分时间段内是突变体净光合速率大于野生

型的净光合速率，而其它时间段内，突变体净光合速率和野生型的净光合速率几乎完全相同，所以6:00～18:00时间段内突变体有机物的积累量高于野生型，D正确。故选D。

9.【答案】B

【解析】提取叶绿素使用无水乙醇，层析液用于分离色素；过滤时使用单层尼龙布，并用棉塞塞住试管口，以防止挥发性强的无水乙醇挥发；分离色素时不能将滤液细线置于层析液中，否则色素会溶入层析液中；不同材料中四种色素在层析液中的溶解度相同，来自不同材料叶绿体中的四种色素含量可能不同，经过纸层析后，在滤纸上的排列顺序相同，色素带粗细可能不同。

10.【答案】B

【解析】据图分析可知，若采取在10:00前适当补充红光措施，对黄瓜的生长最有效，A正确；14～16时，三组的光照强度均下降，三组黄瓜光合速率均降低，B错误；9:00-11:00，对照组的光合速率高于蓝光组，故对照组CO2固定量比补蓝光组多，C正确；12:30时，番茄气孔关闭出现了光合午休现象，若适当提高温室内CO2浓度，短时间番茄植株中三碳酸的合成速率不变，D正确。故选B。

11.【答案】D

【解析】因为植物吸收的水可以参与光合作用释放出18O2，所以周围空气中的O2具有放射性，①项正确；水参与有氧呼吸的第二阶段，可以生成含有18O的CO2，②项正确；周围空气中的18O2被植物吸收，进行细胞呼吸生成水，或通过蒸腾作用释放到空气中，③项正确；CO2参与光合作用会生成含有18O的葡萄糖，④项正确，答案选D。

12.【答案】D

【解析】分析题图可知：第Ⅰ组叶片的净光合速率最高，但其叶片的数量最少，所以其果实干重不一定大于第Ⅱ、Ⅲ两组，同理，虽然摘除叶片越多，剩余叶片的光合速率越高，但叶片过少，光合总产量不高，不利于提高果实产量，因此不能为提高光合速率，而将植物大量的枝条及叶片摘除，A、C错误；淀粉是大分子，无法在植物体内运输，光合产物是以小分子糖（如蔗糖）的形式输出光合细胞，然后经韧皮部长距离运输到果实等器官中，B错误；据实验结果可知，在同样条件下，叶片越多，光合速率越低，可推测植物光合作用的产物在叶片中积累会抑制光合作用速率，D正确。

13.【答案】（1）光能温度、CO2浓度 R酶活性、R酶含量、C5含量、pH（其中两个）

（2）类胡萝卜素蓝紫光和红低温

【解析】（1）地球上生物生命活动所需的能量来自有机物，有机物主要来自植物的光合

作用，光合作用合成有机物需要光反应吸收光能，转化为ATP的化学能，然后ATP为暗反应中C3的还原提供能量，合成糖类。在暗反应中，RuBP 羧化酶(R酶)催化CO2与RuBP(C5)结合，生成2分子C3，这是光合作用的暗反应的二氧化碳的固定。暗反应的进行需要相关酶的催化，二氧化碳做原料，需要光反应提供[H]和ATP，光反应需要色素、酶、水、光照等，故影响该反应的外部因素有光照、温度、CO2浓度、水、无机盐等；内部因素包括色素含量及种类、酶的含量及活性等。（2）光合色素的分离和提取实验中，滤纸条自上而下两条带中的色素分别为胡萝卜素和叶黄素，合称类胡萝卜素；叶绿素a主要吸收蓝紫光和红光；秋天叶片变黄主要是由于温度降低导致叶绿素的合成受到抑制。

14.【答案】（1）呼吸速率光照强度、温度、CO2浓度

（2）在温度和CO2浓度都相同的情况下，C组的光照强度强于B组的，C组光反应阶段产生的ATP和[H]较多，促进了C3的还原，使暗反应加快光合速率升高

（3）全光照 1.22% 30℃ 10℃

【解析】根据表格分析，实验的自变量有温度、二氧化碳浓度和光照强度，因变量是净光合速率。A组黑暗条件下只能进行呼吸作用，代表各温度条件下的呼吸速率；图中温度条件下，B与C组的单一变量是光照强度，C与D组的单一变量是二氧化碳浓度。（1）A组实验是在黑暗条件下测得的，可以表示水稻在不同温度条件下的呼吸速率；根据以上分析已知，影响光合速率的因素有温度、光照强度和二氧化碳浓度。（2）根据表格分析，B与C组的单一变量是光照强度，即在温度和CO2浓度都相同的情况下，C组的光照强度强于B组的，C 组光反应阶段产生的ATP和[H]较多，促进了C3的还原，使暗反应加快，光合速率升高，所以表格中在相同温度下，C组的光合速率明显高于B组。（3）根据题意分析，对水稻进行光照、黑暗处理各12小时，且要求水稻内有机物积累的最多，则光照的净光合速率与黑暗条件下的呼吸速率的差值应该最大，因此应选择光照为全光照、CO2浓度为1.22%、光照下温度为30℃和黑暗下温度为10℃的条件。