高考生物一轮复习教案-第3章课时5影响光合作用的因素及其应用

第三章细胞代谢课时5影响光合作用的因素及其应用课标要求核心考点五年考情核心素养对接探究不同环境因素对光合作用的影响探究环境因素对光合作用强度的影响2022：海南T3；2020：浙江1月T27；2019：浙江4月T30（1）1.科学思维——建立模型：通过曲线分析影响光合作用的因素。2.科学探究——通过设计、分析与光合作用有关的实验，培养考生的科学探究能力。3.社会责任——明确影响光合作用的因素并将其运用到生产实践中，培养考生解决实际问题的能力影响光合作用的因素及其应用2023：辽宁T21（3）（4）、海南T16（2）（3）、北京T3、山东T21、湖北T11BCD、浙江6月T22、广东T18、新课标T2⑤⑥、浙江1月T23（3）（4）（5）；2022：湖北T21、北京T2、江苏T20（3）、河北T19、全国乙T2、全国甲T29、广东T18、湖南T13、浙江6月T27、浙江1月T27；2021：湖南T7、全国乙T29、北京T3、海南T21、河北T19、广东T15、辽宁T2、福建T17、重庆T24（1）、浙江6月T23和T27、浙江1月T27；2020：天津T13（1）（2）、全国ⅠT30、海南T21、浙江7月T25；2019：北京T31（1）、全国ⅠT29、海南T12C命题分析预测1.光合作用的影响因素是高考的常考点，常结合实验以表格、曲线等形式进行考查，侧重考查影响光合作用的内因和外因等，也常将影响光合作用与细胞呼吸的因素综合在一起进行考查。2.预计2025年高考命题仍将借助图、表格等考查影响光合作用的因素及其在生产中的应用，考查考生运用所学知识解决实际问题的能力，同时还要关注以生产实践或最新科技进展为命题材料的试题，以落实社会责任这一核心素养考点1探究环境因素对光合作用强度的影响1.光合作用强度的概念及影响因素2.探究光照强度对光合作用强度的影响基础自测1.“探究光照强度对光合作用强度的影响”的实验中，需要定量分析有光和无光的条件下光合作用速率的不同。（×）提示探究光照强度对光合作用强度的影响，自变量是光照强度，即定量分析不同光照强度下光合作用速率的不同。2.“探究光照强度对光合作用强度的影响”的实验中，增加光照强度或温度，都能明显缩短叶圆片上浮至液面所用的时间。（×）3.“探究光照强度对光合作用强度的影响”的实验中，检测指标是叶圆片浮起的总数。（×）提示检测指标是相同时间内叶圆片浮起的总数，或者浮起相同数量的叶圆片所用的时间。4.“探究光照强度对光合作用强度的影响”的实验中，为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入质量分数为1％～2％的NaHCO3溶液中。（√）5.适宜光照下，可以用单位时间内植株释放的氧气的总量代表其实际光合作用强度。（×）深度思考1.用打孔器打圆形小叶片时为什么要避开叶脉？提示因为叶脉中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。2.叶片上浮的原因是什么？提示光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，叶片释放O2，使叶肉细胞间隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮。命题点探究环境因素对光合作用强度影响的实验分析1.如图表示测定金鱼藻光合作用强度的密闭实验装置，多组装置使用不同颜色滤光片进行实验，氧气传感器可监测O2浓度的变化，下列叙述错误的是（B）A.该实验的目的是探究不同单色光对光合作用强度的影响B.加入NaHCO3溶液是为了吸收呼吸作用释放的CO2C.拆去滤光片，单位时间内氧气传感器测到的O2浓度高于单色光下的O2浓度D.若将此装置放在黑暗处，可测定金鱼藻的呼吸作用强度解析该实验的自变量是不同单色光，因变量是释放的O2的量（代表光合作用强度），故实验目的是探究不同单色光对光合作用强度的影响，A正确；加入NaHCO3溶液是为了给金鱼藻的光合作用提供CO2，B错误；滤光片会吸收其他波长的可见光，拆去滤光片，光照强度增大，单位时间内氧气传感器测到的O2浓度高于单色光下的O2浓度，C正确；若将此装置放在黑暗处，通过比较单位时间内O2浓度的变化，可测定金鱼藻的呼吸作用强度，D正确。2.[2022海南]某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是（B）A.本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量B.叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率C.四组实验中，0.5％NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高D.若在4℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短解析本实验的目的是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，自变量是NaHCO3浓度，温度、光照等属于无关变量，应保持相同且适宜，A错误；叶圆片通过光合作用释放氧气的速率越大，叶圆片上浮所需时间越短，B正确；四组实验中，0.5％NaHCO3溶液中叶圆片上浮平均时长最长，表明该组实验的叶圆片光合速率最低，C错误；若将温度从适宜温度降低到4℃，则与光合作用相关的酶的活性降低，导致光合速率降低，各组叶圆片上浮所需时长均会延长，D错误。考点2影响光合作用的因素及其应用1.内部因素（1）植物自身的遗传特性（如植物品种不同）。以阴生植物、阳生植物为例，如图所示：（2）植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶（3）叶面积指数又叫叶面积系数，是指单位土地面积上植物叶片总面积占土地面积的倍数，即叶面积指数＝叶片总面积/土地面积2.外部因素（1）单因素对光合作用的影响因素曲线分析及应用光照强度CO2浓度温度水分或无机盐光质（2）多因素对光合作用的影响图像曲线分析①P点前，限制光合速率的因素应为[14]横轴所表示的因素，随该因素的不断增大，光合速率不断提高。②PQ间的主要影响因素有两个，一是横轴表示的因素（自变量1），二是多条曲线上标注的因素（自变量2）。③Q点及之后，横轴所表示的因素不再是限制光合速率的因素，要想继续提高光合速率，可适当改变自变量1以外的其他因素的强度应用①温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用相关酶的活性，提高光合速率；同时也可适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率。②当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度，以提高光合速率基础自测1.进行间作的两种农作物的高度不能相同，较矮农作物的光补偿点和光饱和点均低于较高农作物。（√）2.冬季的晴朗中午对大棚进行适当通风有利于提高棚内作物的产量。（√）3.适时灌溉有利于植物根系对水和无机盐的吸收。（√）情境应用农业生产中，为提高作物产量，常常进行松土、施用有机肥，并适时进行浇水。（1）中耕松土主要是防止土壤板结而引起光合速率下降，其原因是土壤板结导致土壤缺氧，根细胞进行无氧呼吸产生酒精和少量的ATP，一方面会影响根细胞对无机盐的吸收，另一方面还会影响根系的生长发育，从而影响光合作用的进行。（2）在农田中施用有机肥益处很多：有机肥中的有机物被土壤中的微生物分解成无机物，增加了土壤的肥力；有机肥被分解时释放出CO2和热量，增加了大棚内的CO2浓度，提高了温度，有利于光合作用的进行。（3）科学研究表明，在不同光质下光合作用的产物也有差异，例如，植物在蓝紫光照射下，其光合作用产物中蛋白质和脂肪的含量增加；在红光照射下，其光合作用产物中糖类的含量会增加，因此在植物工厂中若种植大豆，则最好用蓝紫光照射，若种植甘蔗，最好用红光照射。（4）随着全球气候变暖，干旱灾害时常发生，因此种植作物时需要及时浇水。干旱对光合作用的影响主要有：①缺水初期，气孔开度降低，CO2供应不足。②严重缺水时：a.光反应产生的O2、ATP、NADPH减少；b.影响植物体内与光合作用有关的酶的活性；c.破坏叶绿体的结构，叶绿素含量减少，叶片变黄；d.影响植物体内光合产物的运输，使光合产物在叶片中积累进而影响暗反应的进行。深度思考研究表明，钙（CaCl2）与脱落酸（ABA）都能提高棉花的抗旱能力，并且混合使用效果更佳，请简要写出证明该观点的实验设计思路。提示在干旱条件下分别用清水、CaCl2、ABA及CaCl2＋ABA处理长势一致的四组棉花，其他无关变量保持相同且适宜，进行重复实验，测量并比较四种情况下棉花的净光合速率大小。影响光合作用的因素多种多样，关键是透过现象看本质，找出内因和外因命题点1光合作用影响因素的综合分析1.[2022北京]光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如图。据图分析不能得出（D）A.低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高B.在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高C.CO2浓度为200μL·L－1时，温度对光合速率影响小D.10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高解析分析可知，本实验的自变量是叶片温度和CO2浓度，因变量是光合速率。低于最适温度时，随温度升高，光合作用相关酶的活性增大，光合速率升高，A正确。由题图可看出，当CO2浓度为200μL·L－1时，光合作用最适温度约为25℃；当CO2浓度为370μL·L－1时，光合作用最适温度约为30℃，B正确。据图可知，CO2浓度为200μL·L－1时，光合速率随温度变化的幅度较小，C正确。10℃条件下，CO2浓度为370μL·L－1和1000μL·L－1时，光合速率相差很小，推测10℃条件下，若持续增加CO2浓度，达到CO2饱和点后，光合速率不会持续提高，D错误。2.[2023浙江6月，10分]植物工厂是一种新兴的农业生产模式，可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示，不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下：CK组（白光）、A组（红光∶蓝光＝1∶2）、B组（红光∶蓝光＝3∶2）、C组（红光∶蓝光＝2∶1），每组输出的功率相同。图甲图乙回答下列问题：（1）光为生菜的光合作用提供能量，又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，根细胞会因渗透作用失水造成生菜萎蔫。（2）由图乙可知，A、B、C组的干重都比CK组高，原因是光合色素主要吸收红光和蓝紫光，与CK组相比，A、B、C组光的吸收更充分，光合作用速率更高，植物干重更高。由图甲、图乙可知，选用红、蓝光配比为红光∶蓝光＝3∶2，最有利于生菜产量的提高，原因是当光质配比为B组（红光∶蓝光＝3∶2）时，植物叶绿素含量和氮含量都比A组（红光∶蓝光＝1∶2）、C组（红光∶蓝光＝2∶1）高，有利于植物的光合作用，B组净光合速率更大，积累的有机物更多。（3）进一步探究在不同温度条件下，增施CO2对生菜光合速率的影响，结果如图丙所示。由图可知，在25℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳，判断依据是25℃时高CO2浓度下的光合速率与大气CO2浓度下生菜的光合速率的差值最大。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以提高温度，使光合速率进一步提高，从农业生态工程角度分析，优点还有有利于实现物质的循环利用，提高能量利用率，减少环境污染。图丙解析（1）叶绿体中的光合色素能够吸收、传递和转化光能。光为生菜的光合作用提供了能量。若营养液中的离子浓度过高，则营养液的浓度大于根细胞的细胞液浓度，可导致根细胞发生渗透失水。（2）分析题图可知，A、B、C组的干重都高于CK组，这是因为光合色素主要吸收红光和蓝紫光，因此与CK组相比，不同配比的红光和蓝光的组别光合速率高，积累的有机物多。B组（红光：蓝光＝3：2）的氮含量、叶绿素含量以及干重均最高，因此当红光、蓝光的配比为红光：蓝光＝3：2时，最有利于生菜产量的提高。（3）由题图丙可知，温度为25℃时，高CO2浓度下生菜的光合速率与大气CO2浓度下生菜的光合速率的差值最大。因此在25℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳。冬天燃烧沼气可提高CO2浓度和温度，从而使植物光合速率进一步提高。利用秸秆发酵生产沼气，有利于实现物质的循环利用，提高能量的利用率，增加作物产量，减少环境污染。3.[2022广东，14分]研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后（图a），测定相关指标（图b），探究遮阴比例对植物的影响。回答下列问题：（1）结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量高，原因可能是遮阴条件减弱了叶绿素的降解，同时增加了叶绿素的合成。（2）比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的糖类等光合产物，因而生长更快。（3）某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究：实验材料：选择前期光照等培养条件一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以A组为对照，并保证除遮阴比例外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒质量。结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是探究能提高作物产量的最适遮阴比例。解析（1）分析图b可知，与A组相比，C组叶片叶绿素含量高，原因可能是遮阴条件一方面减弱了叶绿素的降解，另一方面增加了叶绿素的合成。（2）由图b可知，B组的净光合速率大于A组和C组的，推测B组的玉米植株可能会积累更多的糖类等光合产物，因而生长更快。（3）结合题意可知，该实验的目的是探究遮阴比例对植物的影响。因此，应选择前期光照等培养条件一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以A组作为对照，并保证除遮阴比例外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒质量。然后比较各组玉米的平均单株产量。如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是探究能提高作物产量的最适遮阴比例。命题点2光合作用影响因素在农业生产中的应用分析4.[2022浙江1月，8分]不同光质及其组合会影响植物代谢过程。以某高等绿色植物为实验材料，研究不同光质对植物光合作用的影响，实验结果如图1，其中气孔导度大表示气孔开放程度大。该高等植物叶片在持续红光照射条件下，用不同单色光处理（30s/次），实验结果如图2，图中“蓝光＋绿光”表示先蓝光后绿光处理，“蓝光＋绿光＋蓝光”表示先蓝光再绿光后蓝光处理。回答下列问题：（1）高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素，常用纸层析方法分离。光合色素吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能，可用于碳反应中3－磷酸甘油酸（C3）的还原。（2）据图1分析，相对于红光，蓝光照射下胞间CO2浓度低，其原因是光合速率大，消耗的CO2多。气孔主要由保卫细胞构成，保卫细胞吸收水分，气孔开放，反之关闭。由图2可知，绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用，但这种作用可被蓝光逆转。由图1、图2可知蓝光可刺激气孔开放，其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多，也可以促进K＋、Cl－的吸收等，最终保卫细胞溶质浓度升高，细胞吸水，气孔开放。（3）生产上选用不同颜色LED灯或滤光性薄膜获得不同光质环境，已用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光以合理比例的光强度或光照时间、合理的光照次序照射，利于次生代谢产物的合成。解析（1）可用纸层析法分离光合色素。光反应产生的ATP和NADPH可用于碳反应中3－磷酸甘油酸（C3）的还原。（2）由图1可知，蓝光条件下植物的光合速率大于红光条件下的，因此会消耗更多的CO2，导致胞间CO2浓度降低。由图2可知，蓝光＋绿光组气孔导度明显低于蓝光组，表明绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用；而蓝光＋绿光＋蓝光组气孔导度比蓝光＋绿光组的大，且比蓝光组更大，说明蓝光可逆转绿光的阻止作用。（3）可采用不同颜色的LED灯或者利用滤光性薄膜来获得不同的光质环境。1.[2021湖南]绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是（A）A.弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用B.在暗反应阶段，CO2不能直接被还原C.在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降D.合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度解析绿色植物在光下可进行光合作用，弱光条件下植物没有O2的释放，此时光合作用强度可能小于或等于呼吸作用强度，A错误；在光合作用的暗反应阶段，CO2首先和C5结合形成C3，然后C3在[H]和ATP的作用下被还原，B正确；植物开花期光合作用的产物优先供应生殖器官的生长，若剪掉部分花穗，光合产物输出受阻，叶片的光合速率会暂时下降，C正确；合理密植可为农作物提供充足的光照和CO2，增施的有机肥被微生物分解后可为农作物提供CO2和无机盐，二者均能提高农作物的光合作用强度，D正确。2.[2023海南节选，8分]海南是我国火龙果的主要种植区之一。由于火龙果是长日照植物，冬季日照时间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。回答下列问题。（2）本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是红光＋蓝光，该光源的最佳补光时间是6小时/天，判断该光源是最佳补光光源的依据是在不同的补光时间内，红光＋蓝光补光光源组获得的平均花朵数均最多，红光＋蓝光最有利于促进火龙果的成花。（3）现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度（简要写出实验思路）。将成花诱导完成后的火龙果植株（成花数目等生长状况相同）随机均分成A、B、C三组，分别置于三种不同光照强度的白色光源中照射相同时间至果实成熟（其他条件相同且适宜），观察并记录各组植株所结火龙果的产量，产量最高组对应的光照强度为最适光照强度。解析（2）（3）该实验的目的是探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度，该实验的自变量是光照强度，观测指标为火龙果产量，由题中信息知，有三种可促进火龙果增产的光照强度，故可将实验分为3组；在设计实验时应遵循对照原则和单一变量原则等，无关变量应保持相同且适宜。实验思路见答案。3.[2022全国甲，9分]根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题。（1）不同植物（如C3植物和C4植物）光合作用光反应阶段的产物是相同的，光反应阶段的产物是O2、ATP和NADPH（或[H]）（答出3点即可）。（2）正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是自身呼吸作用要消耗一部分（答出1点即可）。（3）干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是干旱条件下，植物胞间CO2浓度低，C4植物的CO2补偿点比C3植物的低，C4植物能利用较低浓度的CO2进行光合作用（合理即可）。解析（1）光反应阶段的化学反应是在类囊体薄膜上进行的，在光反应阶段，叶绿体中光合色素吸收的光能一方面将水分解成氧气和H＋，H＋与NADP＋结合形成NADPH（或[H]），另一方面在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi发生化学反应，形成ATP。（2）植物叶片细胞也要通过呼吸作用消耗一部分光合产物，故正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。（3）干旱导致气孔开度减小，通过气孔进入叶肉细胞的CO2减少，C4植物的CO2补偿点比C3植物的低，说明C4植物能利用较低浓度的CO2进行光合作用，故在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。4.[2021浙江6月改编，8分]不同光强度下，无机磷浓度对大豆叶片净光合速率的影响如图甲；16h光照、8h黑暗条件下，无机磷浓度对大豆叶片淀粉和蔗糖积累的影响如图乙。回答下列问题：（1）叶片细胞中，无机磷主要贮存于液泡，还存在于细胞质基质、线粒体和叶绿体等结构。光合作用过程中，磷酸基团是光反应产物ATP和NADPH的组分，也是卡尔文循环产生并可运至叶绿体外的化合物三碳糖的组分。（2）图甲的O～A段表明无机磷不是光合作用中光反应过程的主要限制因素。由图乙可知，光照下，与高磷相比，低磷条件的蔗糖和淀粉含量分别是较低、较高；不论高磷、低磷，24h内淀粉含量的变化是光照下淀粉含量增加，黑暗下淀粉含量减少。（3）实验可用光电比色法测定淀粉含量，其依据是淀粉遇碘显蓝色，其颜色深浅与淀粉含量在一定范围内成正比。为确定叶片光合产物的去向，可采用14CO2的同位素示踪法。解析（1）叶片细胞中，无机磷主要贮存于液泡中，还存在于线粒体、叶绿体、细胞质基质等结构中。光反应的产物有O2、ATP和NADPH，其中ATP和NADPH中含有磷酸基团。卡尔文循环产生的三碳糖也含有磷酸基团，其大部分会运到叶绿体外合成蔗糖。（2）光强度通过影响光反应过程来改变光合速率，由图甲可知，O～A段低磷和高磷曲线变化一致，说明无机磷不是光合作用中光反应过程的主要限制因素。由图乙可知，无论低磷、高磷，24h内，光照下淀粉含量增加，黑暗下淀粉含量减少。（3）光电比色法是通过比较或测量有色物质溶液颜色深度来确定待测组分含量的方法，这是利用有色物质对特定波长光的吸收特性来进行定量分析的一种方法，有色物质溶液的颜色深度和其中的物质含量成正比，根据光被有色溶液吸收的强度，即可测定溶液中物质的含量。淀粉遇碘显蓝色，其颜色深浅与淀粉含量在一定范围内成正比，因此可采用光电比色法测定淀粉含量。可采用14CO2的同位素示踪法来确定叶片光合产物的去向。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