光合作用的原理和应用同步测试人教版必修一.docx

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光合作用的原理和应用同步测试人教版必修一

5.4.2　光合作用的原理和应用同步测试2人教版必修一

一、选择题

1．（2013·杭州高一期末）在下列有关光合作用的叙述中，不正确的是（　　）

A．水的分解发生在叶绿体的类囊体膜中

B．光反应和碳反应中都有许多酶参与

C．温度降到0℃，仍有植物进行光合作用

D．NADPH在光反应和碳反应中起还原作用，并将能量转移到糖类分子中

【解析】　此题考查光合作用的场所、进行的条件以及反应的物质和能量的变化。

光反应进行的部位是叶绿体的类囊体膜，主要完成水的分解和ATP的合成；在光合作用过程中需要多种酶的参与；温度在0℃，植物仍可以进行光合作用，只是光合作用的速率很慢。

还原剂NADPH只能在碳反应中还原三碳分子。

【答案】　D

2．下列有关光合作用的叙述，正确的一组是（　　）

①光反应需光不需要酶　②光反应是在叶绿体类囊体膜上进行的　③最后阶段有氧气的释放　④ATP的运动方向是由基粒到基质　⑤将不含能量的CO2转变成富含能量的有机物

A．①③　　　　　　　　　　B．①②⑤

C．③④D．②④⑤

【解析】　光反应中既需光和色素，也需要酶的催化作用，如H2O在光下的分解、ATP的形成都需要酶的参与。

并且在光反应中释放氧气，产生的ATP由基粒向基质运动，在碳反应中还原三碳分子，并将能量储存在有机物中。

【答案】　D

3．（2013·衢州高一测试）欲测定植物是否进行光反应，可以检测是否有（　　）

A．葡萄糖的生成B．淀粉的生成

C．O2的释放D．CO2的吸收

【解析】　植物光合作用的光反应包括水在光下分解成氢和氧，氧以分子形态被释放出去，以及ADP与Pi结合成ATP两种变化。

【答案】　C

4．下图为叶绿体结构与功能示意图，请据图判断下列有关说法中不正确的是（　　）

A．光合作用的光反应在图中A处进行，必须在有光条件下进行

B．光合作用过程中释放的O2来自于H2O

C．光合作用的碳反应在图中B处进行，必须在无光条件下进行

D．光合作用过程中CO2被固定并还原成图中的甲物质

【解析】　光合作用过程分为光反应和碳反应两个阶段，光反应阶段需要光，而碳反应阶段有光无光都可进行。

【答案】　C

5．（2013·绍兴测试）叶绿体是植物进行光合作用的场所。

下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是（　　）

A．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内

B．H2O在光下分解的过程发生在基质中

C．CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上

D．光合作用的产物——淀粉是在基质中合成的

【解析】　叶绿体中的色素主要分布在类囊体膜上；H2O在光下分解的过程也是在类囊体膜上进行的；CO2的固定和淀粉的合成发生在碳反应中，在叶绿体的基质中进行。

所以D正确。

【答案】　D

6．光合作用的正常进行要受多种因素的影响。

一个生物兴趣小组研究了矿质元素含量、光强度和温度对光合作用的影响，下面是一位同学根据实验结果绘制的一组曲线，你认为不正确的是（　　）

【解析】　N元素是构成酶、叶绿素、ATP、NADPH、核酸的原料，氮元素是植物光合作用的必需元素，但光合强度不会随叶片中含N量的增大而不断增大，还会受其他因素的影响，如温度、光照强度、CO2浓度等影响。

【答案】　A

7．（2013·威海期末）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，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于水

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

【解析】　本题综合考查光合作用的有关知识。

氧气来自光反应中水的光解，光照强度为a时，有氧气释放，所以光合作用并没有停止，装置内CO2含量照光后由于进行光合作用吸收了一部分，所以比照光前低。

【答案】　B

8．光照强度和CO2浓度是影响光合作用的两个主要外界因素，下图是北方夏季一天中棉花叶片光合作用强度的变化曲线，请指出正确的图解是（　　）

【解析】　一天中，由于光照条件发生变化，光合作用强度发生相应的变化。

早晨，随着光照强度的增强，光合作用强度增强；中午，强光和高温使蒸腾作用加强，因而植物气孔关闭，二氧化碳供应量减少，光合作用强度降低；下午光强逐渐降低，气孔开放，二氧化碳浓度增加，光合作用强度增强，随着光照强度的继续降低，光合作用强度逐步降低。

本题要求能看懂生物学图解。

【答案】　C

9．（2012·青岛期末）下图中甲、乙、丙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。

下列分析错误的是（　　）

　　　　甲　　　　　　　　　乙　　　　　　　　丙

A．甲图中a点的限制因素可能是叶绿体中酶的数量

B．乙图中d比c点在相同时间内叶肉细胞中生成C5的速率快

C．M、N点的限制因素是光照强度，P点的限制因素是温度

D．丙图中，随着温度的升高，曲线走势将稳定不变

【解析】　温度过高，酶的活性受到影响，会导致光合速率下降。

【答案】　D

10．CO2供应不足最终可使绿色植物释放O2的量减少，以下叙述中最直接的原因是（　　）

A．CO2不足使固定形成的三碳分子减少

B．三碳分子还原所消耗的ATP和NADPH减少

C．ATP和NADPH减少使光反应分解水减少

D．ADP、Pi、NADP＋减少使光反应分解水减少

【解析】　根据光合作用图解可知，CO2供应不足，光反应积累的NADPH和ATP的量相对增多，细胞中ADP、Pi、NADP＋相应地减少，光反应能力下降，分解水减少，释放O2减少。

【答案】　D

二、非选择题

11．甲、乙两图为一昼夜中某作物对CO2的吸收和释放状况的示意图。

甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：

　　　　　甲　　　　　　　　　　　　乙

（1）甲图曲线中C点和E点（外界环境中CO2浓度变化为零）处，植株处于何种生理活动状态？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）根据甲图推测该植物接受光照的时间是曲线中的________段，其中光合作用强度最高的是________________________________________________________________________

点，植株积累有机物最多的是________点。

（3）乙图中FG段CO2吸收量逐渐减少是因为________________，以致光反应产生的________和________逐渐减少，从而影响了碳反应强度，使C5分子数量减少，影响了CO2固定。

（4）乙图曲线中E处光合作用强度暂时降低，可能是因为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

【解析】　

（1）分析题干与曲线图可知，纵坐标为表观光合作用量，C点和E点均为光补偿点的时刻，表观光合作用量为0，即呼吸作用速率与光合作用速率相同的时刻；

（2）甲图中光合作用开始于B点，结束于F点，光合作用最强为D点，C点后开始积累有机物直至E点，故E点为一昼夜中植株积累有机物最多的时刻；（3）乙图中FG段由于光照强度的减弱，直接影响光反应的产物ATP和NADPH的生成，从而影响碳反应固定CO2的量；（4）乙图为盛夏的某一天测得的CO2的变化情况，中午由于蒸腾作用过强，气孔关闭，植物吸收空气中CO2的量大大减少，从而降低光合作用强度。

【答案】　

（1）呼吸作用释放CO2的量等于光合作用吸收CO2的量

（2）BF　D　E

（3）光照强度逐渐减弱　ATP　NADPH

（4）温度高，蒸腾作用过强，植物为减少水分蒸发而关闭气孔，影响了原料CO2的供应

12．（2013·宁波期末）在充满N2与CO2的密闭容器中，用水培法栽培几株番茄，CO2充足。

测得系统的呼吸速率和光合速率变化曲线如下图，请回答问题：

（1）6～8h间，光合速率________（填“大于”或“小于”）呼吸速率，容器内的O2含量________，CO2含量________，植株干重________。

（2）9～10h间，光合速率迅速下降，推测最可能发生变化的环境因素是________；10h时不再产生ATP的细胞器是________；若此环境因素维持不变，容器内的O2含量将逐渐下降并完全耗尽，此时另一细胞器即________停止ATP的合成，________成为ATP合成的唯一场所。

（3）若在8h时，将容器置于冰浴中，请推测呼吸速率会出现的变化及其原因________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

【解析】　本题考查光合作用和呼吸作用的关系及各细胞器的功能等知识。

（1）由图可直接看出，6～8h间，光合速率大于呼吸速率，所以容器内O2含量上升，CO2含量下降，植株干重增加。

（2）根据光合速率明显下降而呼吸速率基本不变，可推知此时变化的条件必然只影响光合速率，不影响呼吸速率，所以应为光照强度。

植物细胞中能产生ATP的场所有叶绿体、线粒体和细胞溶胶，其中叶绿体必须在光反应过程中产生，线粒体需在有氧条件下产生，细胞溶胶是需氧呼吸与厌氧呼吸共同的场所，有氧、无氧都能产生ATP。

（3）呼吸作用需要多种酶的参与，酶的催化活性受温度的影响，冰浴条件下酶活性下降，呼吸速率随之下降。

【答案】　

（1）大于　上升　下降　增加

（2）光照强度　叶绿体　线粒体　细胞溶胶

（3）呼吸速率下降，相关酶的活性因降温而下降

13．（2013·烟台高一期末）[实验探究]为探究光质（不同波长的光）对水生黑藻光合作用强度的影响，请你根据提供的材料和实验开始步骤，完成后面的实验设计并思考有关问题。

实验材料：

红、绿、白三种颜色的40W灯泡数只，试管数支，黑藻数枝，pH试纸，石蜡油，NaHCO3溶液。

实验开始步骤：

如图，在温度为20℃的环境中，组装好实验装置。

（1）补充后面的主要实验步骤①将黑藻____________________，取适量NaHCO3溶液分别放入三支编号的试管中；

②将三种灯泡________________________________________________________________________，

且照射时间相同；

③用pH试纸检测________________________________________________________________________。

（2）实验结果应该是________________________________________________________________________。

出现该实验结果的原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）若不增加实验用具，请设计另一种检测该实验结果的方法________________________________________________________________________。

4）若上述实验结果不明显，请选择一种增强光合作用强度的方法________________________________________________________________________。

【解析】　本题探究光质对光合作用强度的影响，变量应是不同波长的光，根据已知可采用红、绿、白三种光，其他条件应相同。

检测指标多种，可根据题中要求，联系所学知识回答。

【答案】　

（1）①分成等质量的三组　②安装在距试管相等距离处　③各试管溶液pH的变化

（2）不同光照下各试管的pH：

白光>红光>绿光　黑藻进行光合作用吸收CO2，可使溶液的pH升高；不同光照下光合作用强度不同，CO2的吸收量也不同，在白光下光合作用强度最强，pH上升最大，其次是红光，再次是绿光

（3）直接观察气泡释放的速度

（4）适当提高温度，或缩短试管与灯泡的距离等

ATP与细胞代谢

ATP是生物体的直接能源物质，许多代谢过程都需要消耗（或产生）ATP。

1．ATP与物质运输

（1）一些小分子有机物（如氨基酸）和离子通过细胞膜时的方式是主动转运，需要消耗ATP。

（2）大分子物质进出细胞是以胞吞和胞吐的方式，同样也消耗ATP。

（3）物质逆浓度梯度的运输都需要消耗ATP。

2．ATP与细胞呼吸

细胞呼吸过程是产生ATP的过程，细胞呼吸的方式不同产生的ATP不同，阶段不同产生的ATP也不同。

需氧呼吸比厌氧呼吸产生的ATP多得多；需氧呼吸第三阶段产生的ATP比前两个阶段多。

3．ATP与光合作用

ATP在光合作用过程中起到“能量转换”的作用。

光能要转化成糖类等有机物中的化学能，需要先转化成ATP中的能量。

光合作用的光反应阶段产生ATP，而碳反应阶段消耗ATP。

能量转化过程是：

光能→电能→ATP中的能量→有机物中的化学能。

　（2013·浙江高一调研）下列生理过程中能生成ADP的有（　　）

①Ca2＋的吸收　②葡萄糖进入红细胞　③糖酵解

④碳反应

A．①②　　B．③④　　C．①④　　D．②③

【解析】　Ca2＋的吸收为主动转运，消耗ATP；葡萄糖进入红细胞为易化扩散，不消耗ATP；糖酵解产生ATP；碳反应消耗ATP。

消耗ATP就能产生ADP。

【答案】　C

植物气体代谢的特点及代谢的相

对强度

1．黑暗状况时

植物只进行呼吸作用，不进行光合作用。

图甲

（1）气体代谢特点

此状态下，植物从外界吸收O2，并将呼吸作用产生的CO2释放到体外（图甲所示）。

（2）呼吸作用相对强度可用如下三种方式表示：

①用CO2释放量（或实验容器内CO2增加量）表示；

②用O2吸收量（或实验容器内O2减少量）表示；

③用植物重量（有机物）的减轻量表示。

2．较强光照时

植物同时进行呼吸作用和光合作用，且光合作用强度大于呼吸作用强度。

图乙

（1）气体代谢特点

植物光合作用产生的氧气（用m表示）除用于植物的呼吸作用消耗（用m1表示）之外，其余的氧气释放到周围的环境中（用m2表示）。

植物光合作用所利用的CO2（用N表示）除来自植物自身呼吸作用（用N1表示）外，不足的CO2部分从外界吸收（用N2表示）（图乙所示）。

分析乙图可知，图乙中有如下数量关系：

m＝m1＋m2，N＝N1＋N2。

（2）光合作用相对强度的三种表示方法：

①用CO2释放量（或实验容器内O2增加量）表示；

②用CO2吸收量（或实验容器内CO2减少量）表示；

③用植物重量（有机物）的增加量来表示。

　（2013·青岛检测）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，结果如下图所示。

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与呼吸作用消耗的有机物的量相等

【解析】　图中黑暗中CO2的释放量表示呼吸作用量，而光照下CO2的吸收量表示表观光合量，即“真正光合量－呼吸作用量”。

在35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等，都是3＋3.5＝6.5mg/h。

积累量最多时，光照下CO2的吸收量最多，此时的温度为25℃，在25℃时光合作用实际量约为2.25＋3.75＝6mg/h，此后光合作用的真正量还在增加。

两曲线的交点表示呼吸量＝表观光合量，或者说光合量是呼吸量的两倍，不代表二者相等。

【答案】　A

1．（2012·湖州高一联考）下列有关ATP的叙述，正确的是（　　）

A．ATP分子由一分子腺嘌呤，一分子脱氧核糖及三个磷酸基团组成

B．线粒体内大量合成ATP的部位是基质

C．剧烈运动时，肌细胞产生ATP的速率增加

D．叶绿体内ATP的运输方向是基质→类囊体膜

【解析】　组成ATP的是核糖，非脱氧核糖；线粒体内大量生成ATP的阶段是第三阶段，在线粒体内膜上进行；剧烈运动时，需要消耗更多的ATP，所以ATP的合成速率增加；叶绿体内ATP在类囊体膜中合成，用于碳反应中有机物的合成即运输方向是类囊体膜→基质。

【答案】　C

2．ATP是细胞中能量的通用“货币”。

下列有关ATP的叙述不正确的是（　　）

A．ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”表示不同物质

B．ATP中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能

C．在有氧与缺氧的条件下，细胞溶胶都能形成ATP

D．人体内成熟的红细胞中没有线粒体，不能产生ATP

【解析】　人体内成熟的红细胞中没有线粒体，但仍然可以通过厌氧呼吸产生ATP，D错误。

【答案】　D

3．（2013·金华测试）反应式“A—P～P＋P＋能量

ATP”是在所有细胞中发生的反应，下列与反应式相关的叙述正确的是（　　）

A．细胞内的吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，放能反应一般与ATP的合成相联系

B．向右反应需要的能量可以来自细胞内蛋白质合成过程所释放的能量

C．向左反应释放的能量不能用于叶绿体中二氧化碳和水合成有机物的过程

D．肌肉收缩时，将导致细胞内的ADP含量相对减少

【解析】　细胞内蛋白质的合成是耗能过程，不释放能量；光合作用合成有机物是吸能反应；肌肉收缩所需能量来自ATP水解释放的能量，即ATP中化学能转化成肌肉收缩的机械能，因此ADP含量相对增加。

【答案】　A

4．下图表示某植物幼根的细胞呼吸过程中，O2的吸收量和CO2的释放量随环境中O2浓度的变化而变化的曲线，其中线段XY＝YZ，在氧浓度为a时（　　）

A．需氧呼吸比厌氧呼吸消耗的有机物多

B．需氧呼吸与厌氧呼吸释放的能量相等

C．需氧呼吸比厌氧呼吸释放的能量多

D．需氧呼吸比厌氧呼吸释放的二氧化碳多

【解析】　当XY＝YZ时，需氧呼吸放出的CO2量等于厌氧呼吸释放的CO2量，则需氧呼吸消耗的有机物量是厌氧呼吸的1/3，释放的能量却几乎是厌氧呼吸的5倍。

【答案】　C

5．（2013·温州期末）下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是（　　）

A．无氧和零下低温环境有利于水果的保鲜

B．CO2的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6分解成CO2的过程发生在线粒体中

C．光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP

D．夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量

【解析】　无氧时细胞会进行厌氧呼吸，产生的酒精对细胞有毒害作用，零下低温环境会使细胞中的水结冰，达不到保鲜的目的；CO2的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6分解成CO2发生在细胞溶胶或线粒体中；光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP中的化学能；夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照（提高光合作用的强度），夜晚适当降低温度（降低酶的活性，从而降低呼吸消耗），以利于作物产量的提高。

故D正确。

【答案】　D

6．将一植物放在密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养，用CO2浓度测定仪测得了该玻璃罩内CO2浓度在一天内的变化情况，绘制成如图的曲线，下列有关说法正确的是（　　）

①BC段较AB段CO2浓度增加程度减慢，是因为低温使植物呼吸作用减弱　②CO2浓度下降从DE段开始，说明植物进行光合作用是从D点开始的　③FG段CO2浓度下降不明显，是因为气孔关闭，叶片对CO2的吸收减少　④H点CO2浓度最低，说明此时植物对CO2的吸收最多，光合作用最强

A．①②　　　B．③④　　　C．①③　　　D．②④

【解析】　此曲线表示一天中CO2浓度变化，解答时注意联系实际，晚上无光，不进行光合作用，但24小时呼吸均进行，另外中午光强度大，气孔关闭，半夜气温低，呼吸作用弱。

【答案】　C

7．在环境中CO2浓度一定、温度适宜的情况下，测定植物叶片在不同光照条件下CO2的吸收或释放量，结果如下表（表中负值表示CO2释放，正值表示CO2吸收），下列选项中正确的是（　　）

光照强度

（klx）

2.0

4.0

6.0

8.0

9.0

10.0

CO2

（mg/100cm2·h）

－2.0

2.0

6.0

10.0

12.0

12.0

A.光照强度在8.0～9.0klx时，细胞内合成ATP的速率不变

B．光照强度在2.0klx时，细胞内不进行光合作用

C．光照强度在8.0klx时，细胞既吸收二氧化碳又吸收氧气

D．超过9klx时，光合作用强度不再增加，主要是受外界CO2浓度的制约

【解析】　光照强度在2.0～9.0klx时，随光照强度增强光合作用逐渐增强，说明光反应产生的ATP逐渐增多，超过9klx时，随光照强度增加，光合作用强度不再增强，限制因素有外界CO2浓度、色素含量以及酶的数量；光照强度在2.0klx时，细胞呼吸强度小于光合作用强度；光照强度为8.0klx时，光合作用强度大于细胞呼吸强度，细胞从外界吸收CO2，但不必再从外界吸收氧气。

【答案】　D

8．一学生做了这样一个实验：

将小球藻放在一个玻璃容器内，使之处于密封状态。

实验在保持适宜温度的暗室中进行，并从第5min起给予光照。

实验仪器记录了该容器内氧气量的变化，如图所示。

请据图分析回答：

（1）在0～5min之间氧气量减少的原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）给予光照后氧气量马上增加的原因是________________________________________________________________________

____________