生物人教版高中必修一（2019年新编）5-4-2 光合作用的原理和应用（教案）

第2课时光合作用的原理和应用知识清单知识清单一、光合作用的概念1．主要场所：叶绿体。2．能量来源：光能。3．反应物：二氧化碳和水。4．产物：有机物和氧气。5．实质：合成有机物，储存能量。二、光合作用原理1．填写图中序号所代表的物质或结构①O2；②NADP＋；③ADP＋Pi；④C5。2．图示Ⅰ过程是光反应阶段：(1)场所：[⑤]类囊体薄膜上。(2)条件：光、色素和酶等。(3)叶绿体中光合色素吸收光能的作用：①将水分解为氧和H＋，氧直接以氧分子形式释放出去，H＋与NADP＋结合形成NADPH(还原型辅酶Ⅱ)。②在有关酶的作用下，提供能量促使ADP与P反应形成ATP，这样光能就转变为储存在ATP中的活跃的化学能。(4)NADPH的作用：①作为活跃的还原剂，参与暗反应阶段反应。②储存部分能量供暗反应阶段利用。3．图示Ⅱ过程是暗反应阶段：(1)场所：叶绿体基质中。(2)条件：酶、NADPH、ATP。(3)具体过程：①CO2的固定，即绿叶通过气孔吸收的CO2，在特定酶的作用下，与C5(一种五碳化合物)结合，形成C3分子。②在有关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。③一些接受能量并被还原的C3，在酶的作用下经过一系列变化反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列变化，又形成C5，继续参与CO2的固定。三、光合作用原理的应用1．光合作用强度(1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。(2)表示方法：用一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。(3)影响因素①光合作用的原料——水、CO2。影响CO2供应的因素：环境中CO2浓度和叶片气孔开闭情况等。②动力——光能。③场所——叶绿体。影响叶绿体的形成和结构的因素：无机营养和病虫害。④酶：影响酶活性的因素，如温度。2．探究光照强度对光合作用的影响取材eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(器材：打孔器,目的：制备30片小圆形叶片))↓排气eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(器材：注射器,目的：使小圆形叶片中的气体逸出))↓沉水eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(条件：放在黑暗处,原因：细胞间隙充满了水))↓分组：取3只小烧杯，分别倒入20mL富含二氧化碳的清水、分别放入10片小圆形叶片↓光照：分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照↓观察并记录：同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量3．在生产实践中的应用实例原理间作套种不同植物对光照的需求不同冬季大棚温度白天适当提高，晚上适当降低白天提高温度，促进光合作用，夜间降温，抑制呼吸作用“正其行、通其风”增大CO2浓度，有利于光合作用的进行合理灌溉水缺少导致气孔关闭，CO2供应不足考点突破考点突破考点01光合作用探究历程中的重要实验【典型例题】在科学家对光合作用的探索历程中，下列哪一项叙述不准确（

）A．英格豪斯发现普利斯特利的实验必须在光下进行才能成功B．萨克斯证明了光合作用产生的有机物中有淀粉C．鲁宾和卡门利用同位素标记法，证明光合作用中释放的氧气中的氧元素来自二氧化碳D．恩格尔曼以水绵为实验材料，证明光合作用是发生在叶绿体的受光部位【答案】C【解析】A、英格•豪斯重复普利斯特利的实验,发现只有在阳光下才能获得成功，英格•豪斯进一步证实,光是进行光合作用不可缺少的条件，A正确；B、1864年，德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处几小时，然后把此叶片一半遮光，一半曝光。经过一段时间后，用碘蒸气处理叶片，成功地证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉，B正确；C、鲁宾和卡门利用同位素标记法，证明光合作用中释放的氧气中的氧元素来自水，C错误；D、德国科学家恩格尔曼的实验是这样的：把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵．通过显微镜观察，发现好氧细菌只集中在叶绿体被光照到的部位附近；该实验说明有叶绿体的地方含有丰富的氧气，吸引了大量的好氧细菌，即光合作用的场所是叶绿体，D正确。故选C。【归纳总结】探索光合作用原理的部分实验时间/发现者内容19世纪末科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖1928年科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖1937年希尔(英国)在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出氧气1941年鲁宾、卡门(美国)用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源，H218O＋CO2→植物→18O2，H2O＋C18O2→植物→O2，得出光合作用释放的氧全部来自水1954年阿尔农(美国)在光照下，叶绿体可合成ATP，这一过程总是与水的光解相伴随考点02光合作用的过程【典型例题】下图为叶绿体的结构与功能示意图，下列说法错误的是(

)A．水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量B．供给14CO2其放射性出现的顺序为CO2→C3→甲C．光合作用过程中ADP和Pi从B向A处移动D．NADPH产生于A处，在暗反应中起还原作用【答案】A【解析】A、类囊体薄膜为光反应发生的场所，其中的能量变化主要是光能转变为ATP中的化学能，水在叶绿体中分解产生氧气不需要ATP提供能量，A正确；B、题图中甲表示(CH2O)，根据暗反应过程可知，供给14CO2，14CO2与C5反应生成C3，C3被还原产生甲即（CH2O），故放射性出现的顺序为CO2→C3→甲，B正确；C、光合作用过程中，光反应阶段合成ATP，暗反应阶段消耗ATP产生ADP和Pi，所以ADP和Pi从B向A处移动，C正确；D、NADPH产生于A处即光反应阶段，在B处即暗反应中起还原作用，D正确。故选A。【类题通法】对光合作用图解的解读①叶绿体中ADP和Pi的含量是相对稳定的。光反应阶段利用光能、ADP和Pi合成的ATP在暗反应阶段中被利用，同时产生的ADP和Pi,再用于合成ATP。②叶绿体中C5的含量也是相对稳定的。在CO2的固定中消耗C5形成C3，形成的C3在还原过程中又形成了C5。③光反应停止后，C3的还原停止，CO2的固定在消耗完还未被利用的C5后也就停止了。当停止供应CO2,还未被利用的C3被还原后，暗反应就停止了，此时，光反应在利用完暗反应产生的还未被利用的ADP和Pi合成ATP后，光反应也就停止了。考点03光合速率的影响因素【典型例题】将某绿藻细胞悬浮液放入密闭玻璃瓶中，保持适宜的pH和温度，在不同条件下记录该容器内氧气量的变化，结果如图所示。下列叙述正确的是（

）A．第0～4分钟，产生ATP的场所是线粒体、叶绿体和细胞质基质B．第5～7分钟，氧气量增加的速率减小，是因为呼吸作用消耗容器中的氧气C．第7分钟，添加一定量CO2后，绿藻细胞内C5含量短时间内会下降D．第9～12分钟，密闭容器中氧气浓度不再升高，说明绿藻没有进行光合作用【答案】C【解析】A、据图可知，第0~4分钟，没有光照，绿藻只进行呼吸作用，产生ATP的场所是线粒体和细胞质基质，A错误；B、第4分钟光照开始，开始进行光合作用，消耗了密闭容器中的二氧化碳，随着二氧化碳的消耗，第5～7分钟光合速率在减小，氧气量增加的速率减小，B错误；C、第7分钟，添加一定量CO2后，CO2浓度增大，CO2固定的速率加快，短时间内消耗C5增多，但C3的还原产生C5不变，因此细胞内C5含量短时间内会下降，C正确；D、第9~12分钟，密闭容器中氧气浓度不变，说明光合作用产生氧气的速率与呼吸作用消耗氧气的速率相等，D错误。故选C。【易错分析】光照强度与光合作用曲线分析(1)原理：光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速率加快，产生的NADPH和ATP增多，使暗反应中C3的还原加快，从而使光合作用产物增加。(2)曲线解读项目生理过程气体交换生理状态模型A点只进行呼吸作用吸收O2、释放CO2AB段呼吸作用大于光合作用吸收O2、释放CO2B点呼吸作用等于光合作用不与外界进行气体交换B点以后呼吸作用小于光合作用吸收CO2、释放O2考点04真正光合速率、净光合速率和呼吸速率的辨析【典型例题】．图1是某高等植物叶肉细胞部分结构示意图，其中a～h为气体的相对值；图2为光照强度对该叶肉细胞CO2吸收量的影响，下列叙述错误的是（

）A．在图2甲时，图1中b、c、d、e的值均为零B．在图2乙时，图1中该叶肉细胞中h＝c，、d＝gC．图1中当b、e为零且a、f不为零时，对应图乙的甲乙段D．图2中光照强度在丁点及之后，光合速率与呼吸速率相等【答案】D【解析】A、图2的甲只有呼吸作用，叶绿体不能吸收CO2和释放氧气，只有线粒体吸收氧气和释放CO2，因此图1中只有h、a、f、g，而b、c、d、e的值均为零，A正确；B、图2的乙时，光合作用=呼吸作用，因此线粒体释放的CO2被叶绿体刚好全部吸收，即h=c，d＝g，B正确；C、图1中当b、e为零且a、f不为零时，说明线粒体除了吸收叶绿体产生的氧气，还需要从外界吸收氧气，因此叶肉细胞呼吸速率大于光合速率，对应图乙的甲乙段，C正确；D、图2中光照强度在丁点及之后，光合作用达到饱和，此时光合速率大于呼吸速率，D错误。故选D。【模型构建】光合作用、细胞呼吸的“三率”图示模型(1)“三率”的表示方法①呼吸速率：绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织一定时间内CO2释放量或O2吸收量，即图1中eq\a\vs4\al(A)点。②净光合速率：绿色组织在有光条件下测得的一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量，即图1中的C′C段对应的CO2量，也称为表观光合速率。③总(实际)光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，即图1中的AD段对应的CO2总量。(2)图2中曲线Ⅰ表示总光合量，曲线Ⅲ表示呼吸量，曲线Ⅱ表示净光合量。交点D对应点E，此时净光合量为eq\a\vs4\al(0)，eq\a\vs4\al(B)点时植物生长最快。(3)图3中曲线c表示净光合速率，d表示呼吸速率，c＋d表示总光合速率。在G点时，总光合速率是呼吸速率的eq\a\vs4\al(2)倍。(4)图1中B点对整个植株而言，光合速率eq\a\vs4\al(＝)呼吸速率，而对于叶肉细胞来说，光合速率eq\a\vs4\al(＞)呼吸速率。考点05植物光合作用和细胞呼吸曲线分析【典型例题】．下图甲、乙、丙、丁表示环境因素对植物光合作用的影响示意图，对图中曲线描述正确的是（

）A．从图乙中可看出，在25℃左右时该植物生长最快B．图丁中b点时，甲、乙两植物的真光合速率相等C．图丙中曲线ab段形成的原因是由于光照强度降低所致D．若植物长期处于图甲所示环境中，则该植物能正常生长【答案】A【解析】A、从图乙中可看出，在25℃左右时真正光合速率与呼吸速率差值最大，故有机物积累最多，该植物生长最快，A正确；B、图丁中b点时，甲、乙两植物的净光合速率相等，B错误；C、图丙中曲线ab段形成的原因是由于气孔部分关闭，二氧化碳吸收减少所致，C错误；D、分析图甲可知，H点高于A点，故该植物一昼夜有机物积累量小于0，若植物长期处于图甲所示环境中，则该植物不能正常生长，D错误。故选A。【易错分析】自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速率曲线的比较分层提分分层提分题组A基础过关练1．下列对光合色素和光合作用相关实验的叙述，错误的是（

）A．菠菜叶片中各种光合色素的含量不同，但吸收的光谱基本相同B．恩格尔曼选择水绵作为实验材料有利于观察到呈螺旋带状的叶绿体C．植物学家萨克斯用天竺葵的叶片做对照实验，证明了光合作用的产物之一是淀粉D．鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2的O，证明了氧气中的氧来源于水【答案】A【解析】A、叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，菠菜叶中的光合色素含量不同(可能种类会出现差异)，吸收的光波长可能会有差异，A错误；B、恩格尔曼选择水绵作为实验材料是因为其叶绿体为螺旋带状，容易观察实验现象,B正确；C、植物学家萨克斯用天竺葵的叶片，一半曝光、一半遮光做对照实验，用碘液检测到曝光部位变蓝,证明光合作用生成淀粉，C正确；D、鲁宾和卡门向两组同种植物分别提供H218O、CO2和H2O、Cl8O2,分别产生18O2和O2，证明光合作用产生的氧气来自水，D正确。故选A.2．暗反应由CO2的固定和C3还原构成，如题图。下列关于暗反应及其过程的说法，正确的是（

）A．CO2的固定需要酶和ATP B．C3被还原时只需要ATP供能C．暗反应发生于叶绿体基质中 D．暗反应生成的糖类都是淀粉【答案】C【解析】A、CO2的固定需要酶不需要ATP，A错误；B、C3还原过程中[H]也能供能，同时该过程还需要酶的参与，B错误；C、暗反应由CO2的固定和C3还原构成，发生于叶绿体基质，C正确；D、暗反应首先生成单糖，单糖在经脱水缩合生成二糖或多糖，D错误。故选C。3．下列关于光合作用与化能合成作用的叙述，正确的是（

）A．二者都需要光照和酶等条件 B．二者利用的能量和酶都相同C．二者都能将CO2和水合成为糖类 D．二者都能在绿色植物同一部位进行【答案】C【解析】A、化能合成作用利用的是化学能，不需要光照，A错误；B、光合作用利用光能，化能合成利用的是化学能，酶具有专一性，催化光合作用和化能合成作用的酶不同，B错误；C、二者都能将CO2和水合成为糖类，都属于自养型生物，C正确；D、光合作用在绿色植物的叶肉细胞的叶绿体进行，化能合成作用在硝化细菌等某些原核生物体内进行，D错误。故选C。4．光照强度增强，光合作用增强。但在光照最强的夏季中午，光合作用不继续增强，反而下降。主要原因是（）A．夏季光照太强，叶绿素分解B．夏季气温太高，酶活性降低C．暗反应过程中C3产生得太少D．水分蒸腾散失太多，光反应产生的还原氢少【答案】C【解析】A、光照过强不会引起叶绿素分解，并且中午过后光合速率又不断恢复，如果叶绿素分解，将会造成不可逆的损伤，光合速率不会恢复，A错误；B、夏季气温太高，酶活性有所降低，但不是光合作用下降的主要原因，B错误；C、夏季中午由于阳光过强，植物为了防止蒸腾作用散失过多的水分，使气孔关闭，但同时二氧化碳吸收减少，导致暗反应中二氧化碳固定减少，生成的C3太少，C正确；D、中午光照最强，因此光反应产生的ATP和[H]应该较多，D错误。故选C。5．下图表示植物细胞内光合作用、呼吸作用中[H]的转移过程。相关叙述错误的是（

）A．过程①伴随有ATP的产生B．过程②发生时的产物还有五碳化合物C．过程③需要消耗水D．过程④发生在线粒体的基质中【答案】D【解析】A、过程①表示光反应阶段，该过程有ATP的产生，A正确；B、过程②表示暗反应阶段，包括二氧化碳的固定和C3的还原，C3的还原过程会产生五碳化合物，B正确；C、过程③中的有氧呼吸第二阶段需要消耗水，C正确；D、过程④表示有氧呼吸第三阶段，发生在线粒体的内膜上，D错误。故选D。6．光合作用和呼吸作用在生产生活中有着广泛的应用，下列叙述错误的是（

）A．维持蔬菜大棚中适当的昼夜温差，有利于植物体内有机物的积累B．合理密植有利于提高农作物对光、水、肥等资源的利用率C．给板结的土壤松土有利于促进根细胞的呼吸作用D．塑料大棚用蓝紫色的薄膜，有利于提高瓜果蔬菜的产量【答案】D【解析】A、维持蔬菜大棚中适当的昼夜温差，有利于植物有机物的积累，白天升高温度提高光合作用，夜晚降低温度有利于降低有机物的消耗，A正确；B、合理密植有利于提高农作物对光、水、肥等资源的利用率，因而可提高农作物产量，B正确；C、给板结的土壤松土有利于提高土壤中氧气的量，促进根细胞的有氧呼吸，C正确；D、无色透明的塑料大棚，能透过各种颜色的光，棚内的植物在吸收红光和蓝紫光的同时，也能吸收其它波长的光，塑料大棚用无色透明薄膜更有利于提高瓜果蔬菜的产量，D错误。故选D。7．下图是某植物叶肉细胞在一定的光照下光合作用和细胞呼吸过程示意图，Ⅰ~Ⅲ代表物质，①②代表过程，请据图回答下列问题。(1)图中的A、B阶段分别表示__________________________________________________。(2)图中的物质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次是______________________________，过程②是在叶绿体的_____________中进行的。(3)光照强度、温度、CO2浓度等外界因素都能影响光合作用强度，其中主要影响B阶段的因素___________。若将该植物周围的CO2由较低浓度快速升到较高且适宜的浓度，短时间内图甲中C3的含量将__________（填“增加”“减少”或“不变”）。(4)粮食储藏过程中，有时会发生粮堆湿度增大的现象，这是因为细胞进行__________（填“无氧呼吸”或“有氧呼吸”）产生了水。【答案】(1)光反应阶段、暗反应阶段(2)NADPH、O2、CO2

基质(3)温度、CO2浓度

增加(4)有氧呼吸【解析】(1)图中的A、B阶段分别表示光反应和暗反应。(2)图中的物质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次是NADPH、O2、CO2，过程①是二氧化碳的固定过程，过程②是C3的还原，该过程发生在叶绿体的基质中，其产物是储存能量的有机物。(3)光照强度、温度、CO2浓度等外界因素都能影响光合作用强度，其中温度能影响酶活性，二氧化碳浓度影响C3的生成速率，进而影响暗反应速率，因此，影响B暗反应阶段的因素是温度和二氧化碳。若将该植物周围的CO2由较低浓度快速升到较高且适宜的浓度，则短时间内C3生成的速率会加快，而C3还原的速率还基本没变，因此图甲中C3的含量将增加。(4)粮食储藏过程中，有时会发生粮堆湿度增大的现象，这是因为细胞进行有氧呼吸的缘故，因为有氧呼吸过程中有水的生成。题组B能力提升练8．美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。实验示意图如下，相关叙述错误的是（

）A．该实验用放射性同位素18O分别标记H2O和CO2B．物质A和物质B均为氧气C．物质A和物质B的相对分子质量之比为8∶9D．该实验结果说明光合作用释放的氧气中的氧元素来自水【答案】A【解析】A、18O不具有放射性，是稳定的同位素，可用于示踪物质运行和变化规律，A错误；B、图示为探究光合作用中氧气来源的实验，实验中小球藻在光下能进行光合作用，因此，物质A、B均为氧气，B正确；C、结合图示可知，第一组实验中用H2O、C18O2为原料进行光合作用，第二组实验中用H218O，CO2为原料进行光合作用，若实验结果为物质A和物质B的相对分子质量之比为8∶9，则可说明光合作用产生的O2中的氧全部来自于水，C正确；D、该实验通过检测两组实验中氧气的相对分子质量来说明光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，D正确。故选A。9．光合作用是整个自然界最根本的化学反应之一。因为有了光合作用的存在，绝大多数的动物和微生物才得以生存在这个星球上。下列关于光合作用的说法正确的是（

）A．叶绿体内的光合色素都能吸收、传递、转化光能促进光反应的顺利进行B．暗处理会得到黄化幼苗，说明色素的合成需要一定的光照条件C．在植物细胞中，ATP合成酶只存在于叶绿体类囊体膜上D．参与CO2固定为糖分的酶只在叶绿体基质中存在【答案】D【解析】A、叶绿体内的光合色素都能吸收、传递光能，但只有少数的叶绿素a才能转化光能，A错误；B、暗处理会得到缺少叶绿素的黄化幼苗，说明叶绿素的合成需要一定的光照条件，B错误；C、ATP合成过程发生在光合作用和细胞呼吸中，在植物细胞中，ATP合成酶存在于叶绿体类囊体膜上，也存在于线粒体内膜等结构中，C错误；D、暗反应过程将二氧化碳最终转化为糖类等有机物，而暗反应的场所是叶绿体基质，故参与CO2固定为糖的酶只在叶绿体基质中存在，D正确。故选D。10．已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，如图所示曲线表示该植物在恒温30℃、适宜CO2浓度时光合速率与光照强度的关系，下列叙述错误的是（

）A．若光照增强，则短时间内植物叶肉细胞中C3的含量降低B．若CO2浓度降低，则d点向左下方向移动C．d点时，叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体D．将温度调节到25℃（其他条件不变），图中a点将向上移动，b点将向右移动【答案】D【解析】A、若光照增强，光反应产生的ATP和[H]增多，三碳化合物还原量增加，导致其含量减少，A正确；B、二氧化碳参与暗反应，若将CO2浓度降低，光合速率降低，则叶绿体中[H]合成速率将会变小，d点向左下方向移动，B正确；C、处于d点时，细胞既进行细胞呼吸又进行光合作用，叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体，C正确；D、其他条件不变的情况下，将温度调节到25℃，光合强度增强，呼吸强度减弱，a点将向上移动，b点将向左移动，D错误。故选D。11．下列各图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况，除各图中所示的因素外，其他环境因素均控制在最适范围。下列对光合作用速率及其限制因素的相关分析错误的是（

）A．图甲中，若温度继续升高，则光合速率可能会降低B．图乙中，b点的限制因素是CO2浓度，N点的主要限制因素与a、b点的不同C．图甲中M点的主要限制因素是温度，图丙中P点的主要限制因素是光照强度D．图丙中，在相同时间内，d点叶肉细胞中生成C3的速率与c点的相同【答案】D【解析】A、随着温度的升高，甲曲线走势有可能下降，因为超过最适浓度，酶的活性降低，光合速率可能会降低，A正确；B、据图可知，乙图b点时，升高CO2浓度，光合速率增强，因此b点的限制因素是CO2浓度；a点随着光照强度的增加，光合作用速率不变，此时限制光合作用速率增加的内部因素可能是酶的活性和数量，N点光合作用速率随着光照强度的增加而加快，因此限制因素为光照强度，因此N点的主要限制因素与a、b点的不同，B正确；C、图甲中M点光合作用速率随着温度升高而而加快，因此限制因素为温度，P点光合作用速率随着光照强度的增加而加快，因此限制因素为光照强度，C正确；D、图丙中，在相同时间内，与d点相比，c点相当于降低光照强度，二氧化碳的固定速率不变而C3的还原减慢，导致C3增多，D错误。故选D。12．下图是夏季晴朗的白天，某绿色植物叶片的光合作用强度和呼吸作用强度的曲线图。分析曲线图判断，下列说法正确的是（

）A．BC段和DE段光合作用强度不断下降的原因相同B．A点和E点时叶肉细胞内消耗[H]的场所是叶绿体基质C．该植株在中午12时的净光合作用强度大于0D．C点时该植株叶绿体内C5相对含量可能高于B点【答案】D【解析】A、BC段光合作用强度不断降低，原因是部分气孔关闭，叶片吸收的二氧化碳减少，DE段光合作用强度不断下降的原因是光照强度不断减弱，A错误；B、图中A点和E点都是两曲线的交点，说明此时叶片光合作用强度等于呼吸作用强度，细胞内消耗[H]的场所有叶绿体基质，线粒体内膜，B错误；C、整株植物的净光合作用强度等于叶片光合作用强度减去整株植物的呼吸作用强度，图中曲线仅显示植物叶片的呼吸作用强度大小，植物的非叶片部分也进行呼吸作用，其大小未知，因此无法判断，C错误；D、与B点相比，C点时二氧化碳供应不足，二氧化碳的固定减少，故植株叶绿体内C5相对含量较高，D正确。故选D。13．下图表示某植物叶肉细胞中光合作用和有氧呼吸的主要过程，其中甲~丁表示生理过程发生的场所，a~e表示物质，相关叙述错误的是（

）A．甲和丙中产生的[H]代表不同的物质B．乙、丁分别表示线粒体基质和叶绿体基质C．物质d、e均以自由扩散的方式穿越生物膜D．给植物提供18O标记的c，18O会出现在e中【答案】B【解析】A、甲发生了光反应，产生的[H]为NADPH，丙发生有氧呼吸第一阶段，产生的[H]为NADH，A正确；B、乙中进行有氧呼吸的第二、三阶段，为线粒体基质和线粒体内膜，丁发生了光合作用暗反应，为叶绿体基质，B错误；C、d为氧气，e为二氧化碳，均以自由扩散的方式穿越生物膜，C正确；D、给植物提供18O标记的c水，参与有氧呼吸第二阶段18O会出现在e二氧化碳中，D正确。故选B。14．植物光合作用的速率受温度、二氧化碳浓度等外界因素的影响。图1表示某植物在不同温度条件下（光照和CO2浓度等条件均适宜）的净光合速率和呼吸速率曲线；图2表示将该种植物叶片置于适宜的光照和温度条件下，叶肉细胞中C5的相对含量随细胞间隙CO2浓度的变化曲线。请回答下列问题：(1)图1中，甲曲线表示_____，该实验条件下，植物能正常生长的温度必需低于_____℃。M点的实际光合速率____（选填“大于”、“等于”或“小于”）N点的实际光合速率，判断的依据是____。(2)图2中，CO2在RuBP羧化酶作用下与C5结合生成C3，据此推测，RuBP羧化酶存在于__（结构）中。图中A→B的变化是由于叶肉细胞吸收CO2的速率___（选填”增加“或“减少”），B→C保持稳定的内因是受到_____限制。(3)为探究其他因素对实验结果的影响，某科研人员利用多株生长状况相同的该植物、完全培养液、多种缺素培养液，设计实验验证缺铁与缺镁对光合速率的影响机理相似。请补充完善下列表格中有关内容：实验操作的目的简单操作过程选取植物分组选择若干生长状况相同的植物平均分为3组，编号A、B、C。_________取A组用适量的完全培养液在适宜条件下，培养一段时间。实验组处理_________，在适宜条件下培养相同时间。结果检测_________【答案】(1)温度影响净光合速率曲线

40

小于

M点和N点对应的净光合速率相等，而M点的呼吸速率大于N点(2)叶绿体基质

增加

RuBP羧化酶数量(浓度)(3)对照组处理

取B组用等量的缺镁培养液、取C组用等量的缺铁培养液

叶片中叶绿素含量，测定光合速率【解析】(1)据图分析，图1中实线甲表示某植物在不同温度条件下的净光合速率，虚线乙是细胞呼吸速率，总光合速率=净光合速率+呼吸作用速率。净光合速率必须大于0，植物才能正常生长，由图可知其当温度升高到40°C时，净光合速率等于0，高出该温度时，其净光合速率小于0，所以该植物的生长所需温度不超过40°C。因为M点和N点对应的净光合速率相等，而M点的呼吸速率小于N点，所以M点的总光合速率小于N点。(2)已知CO2在RuBP羧化酶作用下与C5结合生成C3即二氧化碳的固定过程，该过程发生在叶绿体基质，据此推测，RuBP羧化酶分布在叶绿体基质中。图2中，A→B的变化是C5含量减少，是因为叶肉细胞吸收CO2速率增加，二氧化碳的固定速率加快，而C3的还原速率暂时不变，故C5的含量下降。B→C保持稳定的内因是受到RuBP羧化酶数量(浓度)限制，无法固定更多的二氧化碳。(3)镁离子主要参与植物叶绿素的形成，进而影响植物的光合作用，若要验证缺铁与缺镁对光合速率的机理相似，则可将缺镁与缺铁的实验组与完全培养液组进行对照，并通过检测叶绿素含量和光合速率并进行比较，若缺少上述成分的实验组叶绿素含量和光合速率接近且均低于对照组，说明缺铁与缺镁对光合速率的影响机理相似。具体步骤：将生长状况相同的该植物平均分为3组；A组用完全培养液培养，B组用缺镁培养液培养，C组用缺铁培养液培养；将该植物在温度、阳光、二氧化碳浓度适宜的环境中培养一段时间；一段时间后，检测叶片中叶绿素含量，测定光合速率。题组C培优拔尖练15．科学家将小球藻放入密闭容器，通过通气管向该容器中通入14CO2，通气管上有开关可控制14CO2的供应；容器周围有光源，通过控制电源开关可控制光照的有无。下列叙述不正确的是（

）A．关闭通气管，小球藻叶绿体中的C5含量降低B．若通入14CO2，—段时间后可检测到具有放射性的C6H12O6C．通过控制反应时间可探究CO2中碳原子的转移途径D．通过控制光照的有无可探究光反应和暗反应的关系【答案】A【解析】A、关闭通气管，二氧化碳供应不足，CO2固定减弱，五碳化合物的去路受阻，短时间内C3被还原形成C5的速率不变，故小球藻叶绿体中的C5含量增加，A错误；B、二氧化碳可与C5固定形成C3，C3被还原形成C6H12O6，所以若通入14CO2，—段时间后可检测到具有放射性的C6H12O6，B正确；C、根据放射性14C出现在有机物中的先后顺序，可推知CO2中C的转移路径，此实验的自变量为时间，所以通过控制反应时间可探究CO2中碳原子的转移途径，C正确；D、光反应需要光，暗反应有光、无光均可进行，但需要光反应产生的还原氢和ATP还原C3。通过控制光照的有无可探究光反应和暗反应的关系，D正确。故选A。16．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呼吸作用的影响，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呼吸作用消耗的有机物的量相等【答案】A【解析】A、总光合速率=净光合速率+呼吸速率，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等，都为3.0+3.5=6.5，A正确；B、图中光照条件下二氧化碳的吸收量表示净光合，结合图示可知在在25℃条件下，植物的净光合速率最大，因此光照相同时间，在25℃条件下植物积累的有机物的量最多，B错误；C、结合图示可知35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等，显然不能得出温度高于25℃时光合作用制造的有机物的量开始减少的结论，C错误；D、两曲线的交点表示光合作用积累的有机物与呼吸作用消耗的有机物的量相等，即光合作用制造的是呼吸作用消耗的有机物的二倍，D错误。故选A。17．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【答案】B【解析】a、b分别是NADPH和ATP，c是二氧化碳。在适宜条件下栽培的小麦，突然将c二氧化碳降低至极低水平（其他条件不变），三碳化合物不能生成，原有的三碳化合物继续还原生成五碳化合物，直至全部消耗，所以会导致五碳化合物积累，含量增加；三碳化合物减少。由于三碳化合物含量减少，导致消耗的NADPH和ATP减少，而光照强度不变，故短时间内NADPH和ATP的生成量不变，所以NADPH和ATP含量增加，即B正确，ACD错误。故选B。18．如图为某植物叶肉细胞结构示意图，a﹣f表示气体，请据图分析，不正确的一项是（）A．图中a、c、e分别表示二氧化碳、氧气、氧气B．当光合作用强度小于呼吸作用强度时，图中存在箭头c、d、e、fC．当光合作用强度等于呼吸作用强度时，图中存在箭头c、dD．当光合作用强度大于呼吸作用强度时，图中存在箭头a、b【答案】D【解析】A、叶绿体能产生氧气，消耗二氧化碳，线粒体相反，图中a、d、f都表示二氧化碳，b、c、e都表示氧气，A正确；B、当光合作用强度小于呼吸作用强度时，线粒体需要从外界吸收氧气并释放二氧化碳，因此图中存在的箭头有c、d、e、f，B正确；C、当光合作用强度等于呼吸作用强度时，不需要与外界发生气体交换，图中存在的箭头有c、d，C正确；D、当光合作用强度大于呼吸作用强度时，叶绿体需要从外界吸收二氧化碳并释放氧气，因此图中存在的箭头有c、d、a、b，D错误。故选D。19．如图表示某植株在不同光强度下，单位时间内释放量和产生总量的相对变化。对植物生理过程分析正确的是（

）A．光强度为a时，该植株内有机物总量将减少B．光强度为b时，该植株的光合作用强度是细胞呼吸强度的两倍C．光强度为c时，叶肉细胞的光合作用强度与细胞呼吸强度相等D．光强度为d时，叶肉细胞产生ATP的细胞器是细胞溶胶、线粒体、叶绿体【答案】A【解析】A、光照强度为a时，只有CO2的释放，并且氧气的产生总量为0，说明此时只进行呼吸作用，不进行光合作用，所以该植株内有机物总量将减少，A正确；B、光照强度为b时，有CO2的释放，说明呼吸作用大于光合作用，B错误；C、光照强度为c时，氧气的产生总量等于a时的二氧化碳的释放量，说明此时净光合作用强度等于呼吸作用强度，但总光合作用大于呼吸作用，C错误；D、光照强度为d时，叶肉细胞既进行呼吸作用，又进行光合作用，所以叶肉细胞产生ATP的细胞器是线粒体和叶绿体，细胞溶胶不属于细胞器，D错误。故选A。20．图是某生物兴趣小组同学将一植物放在密闭的玻璃罩内，置于晴朗的夏季室外进行培养，假定玻璃罩内植物的生理状态与自然环境中相同．用红外线测量仪测得该玻璃罩内CO2浓度与一天24小时的时间变化曲线，据图下列有关说法错误的是（

）A．D点和H点可表示该植物光合速率等于呼吸速率B．H点CO2浓度最低，说明此时植物积累有机物最多C．从0时开始计算，经过24小时，植物体内的有机物量有所增加D．FG段CO2浓度下降不明显，是因为中午温度过高使酶活性降低【答案】D【解析】A、玻璃罩内CO2浓度的变化情况与光合作用和呼吸作用相关，D、H两点表示光合速率等于呼吸速率，A正确；B、H点C