备考2025届高考生物一轮复习【分层练习】第3章课时5影响光合作用的因素及其应用

第3章细胞代谢课时5影响光合作用的因素及其应用一、选择题1.[2023湖北]高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1℃，水稻、小麦等作物减产约3％～8％。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是（D）A.呼吸作用变强，消耗大量养分B.光合作用强度减弱，有机物合成减少C.蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫D.叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少解析呼吸作用的最适温度高于光合作用，气温升高，植物呼吸作用增强，消耗的有机物增多，造成农作物减产，A正确；温度升高，可能导致光合作用相关酶的活性降低，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B正确；温度升高，蒸腾作用增强，植物易失水萎蔫，从而影响正常的生命活动，造成减产，C正确；据题干信息可知，高温使叶片变黄、变褐，推测高温导致叶绿素降解，光反应产生的NADPH和ATP减少，NADH在细胞呼吸过程中产生，D错误。2.[2024潍坊五县联考]某生物研究小组以菠菜圆叶片为材料探究光照强度和CO2浓度对光合作用强度的影响，图甲表示探究光照强度对光合作用强度的影响；图乙表示探究CO2浓度对光合作用强度的影响，其结果如图丙。下列说法正确的是（B）A.为使圆叶片全部沉到水底，抽气时应快速拉动注射器的活塞B.图甲中可通过调节光源与烧杯的距离来控制自变量C.将图乙装置中的NaHCO3溶液换成等量的NaOH溶液，可用于测定圆叶片的呼吸速率D.图丙中bc段曲线平缓，此段光合作用的限制因素主要是CO2的浓度解析为使圆叶片全部沉到水底，抽气时应缓慢多次拉动注射器的活塞，使圆叶片内的气体逸出，A错误；图甲所示实验的自变量为光照强度，可通过调节光源与烧杯的距离来控制自变量，B正确；NaOH溶液会吸收CO2，呼吸作用释放出来的CO2被吸收，无法测定呼吸速率，C错误；图丙中NaHCO3溶液浓度由b到c逐渐增大，但bc段曲线平缓，所以此段光合作用的主要限制因素不是CO2的浓度，D错误。3.[2024武汉部分学校调研]不同光质对某高等绿色植物光合作用的影响如图1所示。用不同光质及次序组合的单色光处理该植物叶片，检测气孔开放程度，结果如图2所示。下列叙述错误的是（C）A.与红光照射时相比，蓝光照射时植物的光合速率大，导致胞间CO2浓度较低B.蓝光可刺激气孔开放，其机理可能是蓝光可使保卫细胞的细胞液浓度升高C.绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有促进作用，该作用可被蓝光逆转D.该实验表明，不同光质及次序组合的单色光均会影响植物的光合作用效率解析与红光照射时相比，蓝光照射时植物的光合速率、气孔导度均较大，但胞间二氧化碳浓度较低，推测蓝光照射时植物光合速率较大，导致胞间二氧化碳浓度较低，A正确。蓝光可刺激气孔开放，其机理可能是蓝光可使保卫细胞的细胞液浓度升高。保卫细胞的细胞液浓度升高，渗透压升高，保卫细胞吸水，细胞体积变大，气孔打开，B正确。蓝光可刺激气孔开放，蓝光＋绿光组气孔开放程度低于蓝光组，且蓝光组气孔开放程度低于蓝光＋绿光＋蓝光组，说明绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有抑制作用，但是该作用可被蓝光逆转，C错误。由图可知，不同光质及次序组合的单色光均会影响气孔开放程度，进而会影响植物的光合作用效率，D正确。4.[2024江西大联考，多选]光合作用效率是指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量与光合作用所吸收的光能的比值。下列作物种植方式可提高光合作用效率的是（ABC）A.适当增施氮、磷、钾肥，促进农作物茎叶生长B.阴生植物应当种植在荫蔽的地方C.对温室里的农作物增施农家肥D.农业生态系统中的间种和套作解析适当增施氮、磷、钾肥，能促进农作物茎叶生长，促进光合色素和相关酶的合成，提高光合作用效率，A正确；对于阴生植物而言，太强的光照不利于其生长发育，因此阴生植物应当种植在荫蔽的地方，B正确；对于温室里的农作物来说，通过增施农家肥，可以增加温室中的CO2含量，同样可以提高农作物的光合作用效率，C正确；农业生态系统中的间种和套作，可以提高光能利用率，但不能提高光合作用效率，D错误。5.[2023重庆名校一模]红松（阳生）和人参（阴生）均为我国北方地区的植物。如图为两种植物在温度、水分均适宜的条件下，光合速率与呼吸速率的比值（P/R）随光照强度变化的曲线图，下列叙述正确的是（D）A.光照强度为a时，每日光照12小时，一昼夜后人参干重不变，红松干重减少B.光照强度在b之后，限制红松P/R增大的主要外界因素是CO2浓度C.光照强度为c时，红松和人参的净光合速率相等D.若适当增加土壤中无机盐镁的含量，则人参的P/R为1时对应的光照强度a减小解析由题图可知，光照强度为a时，对于人参而言，光合速率与呼吸速率的比值（P/R）为1，光照12小时没有积累有机物，晚上进行呼吸作用消耗有机物，一昼夜后干重减少，A错误；光照强度在b、d之间时，限制红松P/R增大的主要外界因素是光照强度，在d之后，限制其P/R增大的主要外界因素是CO2浓度，B错误；净光合速率＝光合速率－呼吸速率，当光照强度为c时，二者的P/R相同，但呼吸速率不一定相同，故净光合速率不一定相同，C错误；对于人参而言，光照强度为a时光合速率与呼吸速率的比值（P/R）为1，对应的光照强度为光补偿点，若适当增加土壤中无机盐镁的含量，人参合成叶绿素增多，达到光补偿点需要的光照强度变小，即a减小，D正确。6.[2024福州三校联考]如图为桑叶光合速率随土壤水分减少的日变化曲线，图中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为停止降雨后第2、8、15天测得的数据。若光照强度的日变化趋势相同，则据图判断，下列叙述错误的是（C）A.在水分充足时桑叶没有出现“午休”现象B.曲线Ⅱ双峰的形成与光照强度的变化有关C.导致曲线Ⅰ日变化的主要因素是土壤含水量D.适时进行灌溉可以缓解桑叶“午休”程度解析分析题图中曲线Ⅰ可知，在水分充足时桑叶没有出现“午休”现象，A正确；曲线Ⅱ双峰的形成与光照强度的变化有关，B正确；曲线Ⅰ为停止降雨后第2天测得的结果，此时土壤水分是较为充足的，因此导致曲线Ⅰ日变化的主要因素是光照强度，C错误；在水分充足时桑叶没有出现“午休”现象，故适时进行灌溉可以缓解桑叶“午休”程度，D正确。7.[2024湖北重点高中联考]夏季大棚种植，人们经常在傍晚这样做：①延长2小时人工光照；②熄灯后打开门和所有通风口半小时以上；③关上门和通风口。对于上述做法的生物学原理的分析错误的是（C）A.①能延长光合作用时间，可以提高有机物的制造量B.②起到降氧、降温、降湿度的作用，能抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗C.与①相比，②③可使叶肉细胞中线粒体的功能有所增强D.③可使棚内CO2浓度增加，从而抑制细胞呼吸，并对次日的光合作用有利解析①延长2小时人工光照，能延长光合作用时间，可以提高有机物的制造量，提高光合产量，A正确；熄灯后植物不再进行光合作用，只进行呼吸作用，②熄灯后打开门和所有通风口半小时以上，可以起到降氧、降温、降湿度的作用，能抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，B正确；③关上门和通风口，棚内CO2浓度升高，会抑制细胞呼吸，且根据以上分析可知，与①相比，②③可使呼吸作用受抑制，叶肉细胞中线粒体的功能有所减弱，C错误；③关上门和通风口，棚内CO2浓度升高，会抑制细胞呼吸，并对次日的光合作用有利，D正确。二、非选择题8.[2024广东七校第一次联考，12分]甜种油柑可生吃，也可制成饮品，潮汕地区是甜种油柑的主产区，某学习小组以某果园的同一品种、长势相近的甜种油柑为研究对象，探究温度对甜种油柑树光合作用的影响，实验设置不同的温度，其他环境条件保持相同或相似，种植一段时间后，测定相关指标，结果如表所示。（注：Rubisco是一种催化CO2固定的酶。）组别温度（℃）光合速率/（μmol·m－2·s－1）叶绿素含量/（mg·dm－2）Rubisco相对表达量Rubisco活性/（U·mL－1）①3015.14.20.83154②2012.84.10.65155③107.53.50.2363（1）根据以上信息分析，该实验的自变量是温度，从环境因素角度分析，影响该实验的主要无关变量是光照强度、CO2浓度（写出两点即可）。（2）分析表中信息，Rubisco的最适温度处于20～30℃范围内。（3）对比分析组别①、②，组别②光合速率下降的主要原因可能是组别②Rubisco相对表达量下降，CO2固定量降低，导致暗反应速率下降，进而导致光合速率下降。对比分析组别①、②、③，组别③在三组实验中光合速率最低，推测低温抑制光合作用的机理可能是低温抑制叶绿素的合成（或低温促进叶绿素的降解），导致叶绿素的含量降低，低温抑制Rubisco的表达和降低其活性，导致光反应速率和暗反应速率均下降，从而抑制光合作用。解析（1）据题表分析可知，该实验的自变量是温度，从环境因素角度分析，影响该实验的主要无关变量是光照强度、CO2浓度等。（2）Rubisco活性在20℃和30℃时均较高，分别为155U·mL－1、154U·mL－1，二者数值几乎相同，推测Rubisco的最适温度处于20～30℃范围内。（3）对比分析组别①、②，组别②的光合速率相对较低，主要原因可能为组别②Rubisco相对表达量下降，CO2固定量降低，导致暗反应速率下降，进而导致光合速率下降。对比分析组别①、②、③，组别③在三组实验中光合速率、叶绿素含量、Rubisco相对表达量、Rubisco活性均最低，据此推测低温抑制光合作用的机理可能是低温抑制叶绿素的合成（或低温促进叶绿素的降解），导致叶绿素的含量降低，低温抑制Rubisco的表达和降低其活性，导致光反应速率和暗反应速率均下降，从而抑制光合作用。9.[2024惠州一调，12分]科研人员探究了不同遮阴处理对某植物A多项指标的影响，为林下种植植物A提供依据。相关结果见表，请回答下列问题。测定指标遮阴处理遮阴率85％遮阴率56％全光照叶绿素含量/（μg/cm2）34.5833.0128.43叶片厚度（mm）1.151.651.84单片叶面积（cm2）17.6714.668.58光饱和点/[μmol/（m2·s）]355586468最大净光合速率/[μmol/（m2·s）]7.4610.739.12注：光饱和点是指光合速率不再随光照强度增加而增强时的光照强度。（1）与全光照处理组相比，遮阴率85％处理组植物A的最大净光合速率较低，主要原因是光照强度较弱（或光反应较弱），为暗反应提供的ATP和NADPH减少，进而导致在叶绿体基质中利用的CO2量减少。（2）据表中数据分析可知，遮阴处理后，植物A叶片厚度变小（变薄），叶绿素含量增加，单片叶面积增大，从而使植物A适应弱光环境。（3）植物A有一定的适应弱光的能力，但科研人员认为过低的光照强度不利于其生长，判断依据是与遮阴率56％处理组相比，遮阴率85％处理组植物A的光饱和点和最大净光合速率都下降。因此当我们在推广林下种植植物A时应该采取的合理措施是合理密植乔木冠层植物，以达较适合植物A生长的遮阴率（或适量修整乔木冠层的密度，以达较适合植物A生长的遮阴率或及时调控乔木冠层的透光率）（合理即可）。解析（1）与全光照处理组相比，遮阴率85％处理组植物A的最大净光合速率较低，主要原因为光照强度较弱，光反应较弱，为暗反应提供的ATP和NADPH减少，进而导致在叶绿体基质中利用的CO2量减少。（2）据表可知，遮阴处理后，植物A叶片厚度变小，叶绿素含量增加，单片叶面积增大，从而可适应弱光环境。（3）由表可知，与遮阴率56％处理组相比，遮阴率85％处理组植物A的光饱和点和最大净光合速率都下降，说明过低的光照强度不利于植物A生长。一、选择题10.在农业生产上常常施用一定量的无机肥来达到增产的目的。为了研究无机肥对植物生长发育的影响，科研小组将无机肥溶于土壤浸出液配制了不同浓度的盐溶液，利用这些盐溶液进行了相关实验，结果见下表。下列说法正确的是（D）盐浓度/（mmol·L－1）最大光合速率/（μmol·m－2·s－1）呼吸速率/（μmol·m－2·s－1）0（对照）31.651.44100（低盐）36.591.37500（中盐）31.751.59900（高盐）14.452.63A.细胞中大多数无机盐以化合物形式存在B.植物的呼吸速率可通过测定根细胞呼吸作用产生的CO2量得到C.与对照组相比，植物在低盐条件下产生和消耗的有机物较多D.高盐条件下植物细胞失水，气孔关闭，导致最大光合速率下降解析细胞中大多数无机盐以离子形式存在，A错误；测定植物的呼吸速率应该是测定整株植物所有细胞的呼吸速率，而不只是测定根细胞的呼吸速率，B错误；在低盐条件下，植物的最大光合速率比对照组大，而呼吸速率比对照组小，即产生的有机物较多，消耗的有机物较少，C错误；高盐条件下，植物的最大光合速率下降，可能是因为外界溶液浓度过高，植物细胞失水，从而使气孔关闭，CO2吸收减少，D正确。11.[2024江西大联考]全球气候变化日益加剧，作物生长发育受到多重联合胁迫，对作物产量形成不利影响。研究人员把在相同且适宜条件下生长了25天的玉米幼苗均分为4组进行实验，如图1，得到的各组苗期玉米光合作用差异结果如图2。下列说法错误的是（A）A.据图可知，单一干旱比单一冷害对玉米幼苗的影响更大B.一定程度的干旱对玉米幼苗造成的影响可逆，冷害可能对玉米幼苗造成部分不可逆损伤C.据图2实验结果分析可知，干旱能够明显缓解冷害胁迫对玉米幼苗光合作用造成的影响D.实验设计中，在相同且适宜条件下培养25天的目的是排除玉米幼苗自身生理状态的影响解析分析图2可知，在胁迫期单一干旱对玉米幼苗的影响小于单一冷害，且在恢复期单一干旱组玉米幼苗的恢复程度远大于单一冷害组，因此单一冷害比单一干旱对玉米幼苗的影响更大，A错误；从图2可知，干旱胁迫条件解除，光合速率可以恢复，而冷害条件解除，光合速率恢复较少，B正确；在恢复期，单一冷害组的净光合速率相比对照组处于较低水平，但干旱＋冷害组的净光合速率明显高于单一冷害组，因此，干旱能够明显缓解冷害胁迫对玉米幼苗光合作用造成的影响，C正确；实验过程中无关变量要保持一致，在相同且适宜条件下培养25天是为了保证玉米幼苗的生理状态一致，D正确。12.[2024青岛七校联考]为探究影响光合速率的因素，研究人员将同一品种生长状况相同的玉米幼苗于25℃条件下置于不同的环境中培养，实验结果如图所示。下列有关叙述错误的是（A）A.此实验共有两个自变量：光照强度和施肥情况B.D点比B点CO2吸收速率高的原因是D点光照强度大C.在土壤含水量为40％～60％的条件下施肥效果明显D.与G点相比，制约C点光合速率的因素主要是土壤含水量解析由曲线图可知，本实验有三个自变量，即光照强度、施肥情况、土壤含水量，A错误。由曲线图可知，D点和B点对应的土壤含水量和施肥情况一致，但D点光照强度大于B点，故D点CO2吸收速率高，B正确。由曲线图可知，土壤含水量为20％～40％时，相同光照强度下施肥与未施肥时的CO2吸收速率相同，而土壤含水量为40％～60％时，相同光照强度下施肥时CO2吸收速率明显高于未施肥时，因此土壤含水量在40％～60％的条件下施肥效果明显，C正确。由曲线图可知，G点与C点对应的光照强度和施肥情况一致，G点土壤含水量大于C点，G点CO2吸收速率高，因此与G点相比，限制C点光合速率的主要因素是土壤含水量，D正确。13.[结合农业生产]灌浆期是农作物开花后有机物储存在籽粒中的一个阶段，当有机物含量不再增加时，灌浆期结束。研究发现温度对小麦籽粒干重的影响与小麦灌浆期的长短有密切关系。某科研小组在温室条件下进行了相关实验，结果如图（图中15℃/10℃、21℃/16℃、30℃/25℃分别表示3组不同的昼夜温度组合）所示。据图分析，下列叙述错误的是（D）A.昼夜温度组合为21℃/16℃时，小麦灌浆期约为40天B.若小麦在灌浆期遇到连续低温（15℃/10℃）天气，小麦灌浆期会延长C.若小麦在灌浆期遇到连续高温（30℃/25℃）天气，小麦籽粒干重会减少D.灌浆期遇到连续阴雨天，小麦籽粒干重减少，其主要原因是阴雨天温度低解析据题图可知，昼夜温度组合为21℃/16℃的实验中，第0～40天，小麦籽粒干重逐渐增加，40天以后，小麦籽粒干重保持稳定，由此可知此条件下小麦灌浆期约为40天，A正确。据题图可知，昼夜温度组合为15℃/10℃时，小麦灌浆期约为70天，结合A项分析可知，小麦在灌浆期遇到连续低温（15℃/10℃）天气，灌浆期会延长，B正确。据图可知，昼夜温度组合为30℃/25℃时，小麦籽粒干重最低，说明若小麦在灌浆期遇到连续高温（30℃/25℃）天气，小麦籽粒干重会减少，C正确。阴雨天小麦籽粒干重减少的主要原因是光照弱，光合作用强度降低，有机物积累量少，D错误。二、非选择题14.[2024贵阳模拟，14分]植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开，反之关闭。保卫细胞含有叶绿体，在光下可进行光合作用。科研人员为验证气孔开闭的原理进行了如下实验。实验1：已知某植物叶片表皮细胞的细胞液渗透压与0.10mol/L的KNO3溶液的渗透压相等。现撕取该植物叶片表皮，置于不同浓度的KNO3溶液中处理，一定时间后测量叶片气孔内径，得到如下结果（内径越大，表明气孔开放程度越大）。处理液浓度气孔内径（μm）时间0.10mol/L0.20mol/L2小时1.240.7913小时1.581.34实验2：已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋。用饱和红光（只用红光照射时，植物达到最大光合速率所需的红光强度）照射某植物叶片时，气孔开度可达最大开度的60％左右。回答下列问题：（1）植物在高温、强光照条件下光合速率反而下降的现象，称作“光合午休”。“光合午休”出现的原因是气孔关闭，CO2供应减少，暗反应速率下降；除此之外，高温还可以通过影响与光合作用有关的酶的活性使光合速率下降。（2）实验1中，用0.20mol/L的KNO3溶液处理时，较短时间内即可观察到气孔关闭，产生该现象的原因是保卫细胞发生渗透失水。2小时后，气孔内径增大，原因是保卫细胞吸收K＋和NO3－（3）实验2中，红光可通过光合作用促进气孔开放，其原因是红光照射下，保卫细胞通过光合作用制造有机物，使细胞液的渗透压上升，保卫细胞吸水膨大，气孔开放。若在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片，气孔内径可增大（填“增大”“不变”或“减小”）。解析（1）在高温、强光照条件下，为了避免水分大量散失，叶片气孔关闭，导致CO2供应减少，暗反应速率下降，从而使植物出现“光合午休”现象。高温还会使与光合作用有关的酶的活性降低，使光合作用速率下降。（2）与0.10mol/L的KNO3溶液相比，0.20mol/L的KNO3溶液浓度较大，将植物叶片表皮置于0.20mol/L的KNO3溶液中，细胞发生渗透失水，较短时间内即可观察到气孔关闭。随着时间的进行，保卫细胞吸收K＋和NO3－，使细胞液渗透压升高，保卫细胞吸水膨大，气孔内径增大。（3）红光照射下，保卫细胞进行光合作用制造有机物，使细胞液的渗透压上升，保卫细胞吸水膨大，气孔开放。由题干信息“已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋15.[绘制净光合速率曲线/2023广东，13分]光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型（WT）的产量和黄绿叶突变体（ygl）的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和图。（光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。）水稻材料叶绿素（mg/g）类胡萝卜素（mg/g）类胡萝卜素/叶绿素WT4.080.630.15ygl1.730.470.27 abc分析图表，回答下列问题：（1）ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和类胡萝卜素/叶绿素的值较高，叶片主要吸收可见光中的蓝紫光。（2）光照强度逐渐增加达到2000μmol·m－2·s－1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl高于（填“高于”“低于”或“等于”）WT。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和细胞呼吸速率较高。（3）与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多