2014屆高考生物 解題高效訓練 第3單元 第3講 能量之源 光與光合作用（含解析）新人教版必修1

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1、第三講能量之源——光與光合作用 [課堂考點集訓] 考點一　光合作用的過程和原理 1．葉綠體是植物進行光合作用的場所。下列關于葉綠體結構與功能的敘述，正確的是(　　) A．葉綠體中的色素主要分布在類囊體腔內 B．H2O在光下分解為[H]和O2的過程發(fā)生在基質中 C．CO2的固定過程發(fā)生在類囊體膜上 D．光合作用的產物——淀粉是在基質中合成的 解析：選D　葉綠體中的色素主要分布在類囊體膜上，而不是位于葉綠體的類囊體腔內，H2O在光下分解為[H]和O2的過程發(fā)生在類囊體膜上，CO2的固定過程發(fā)生在葉綠體基質中，光合作用的產物——淀粉是在基質中合成的。 2．(2013·南京模

2、擬)1880年，美國科學家恩格爾曼用載有水綿和細菌的臨時裝片為材料，進行了光合作用的實驗探究，下列有關分析錯誤的是(　　) A．該實驗的自變量為有、無光照，故甲、乙兩組的處理條件分別是有光照、無光照 B．實驗中所用的細菌必須是好氧細菌，實驗前裝置需進行“去氧”處理 C．該實驗證明了光合作用進行的場所是葉綠體，條件之一是需要光照 D．該實驗還可以證明光合作用的產物有氧氣 解析：選A　恩格爾曼所做實驗的自變量為有無光照，本實驗共用了兩種比較：一是將甲組置于黑暗環(huán)境中，然后用極細的光束照射水綿的某些部位，對比被照射部分和未被照射部分；二是將該裝置置于光下得到乙組情況，對比光照全部與光照

3、部分。 3．(2013·海口模擬)科學家提取植物細胞中的葉綠體，將葉綠體膜破壞，分離出基質和基粒，用來研究光合作用的過程。下列條件下不能產生葡萄糖的是(　　) 選項 場所 光照 CO2 ATP [H] C3 A 基質 － ＋ ＋ ＋ － B 基粒 ＋ ＋ － － ＋ C 基質和基粒 ＋ ＋ － － D 基質和基粒 ＋ － － － ＋ 解析：選B　葡萄糖通過光合作用中的暗反應產生，其場所為葉綠體基質，需要的條件有[H]、ATP、CO2、C5、酶等，在B項中缺乏基質，也就缺乏了暗反應所需要的酶，故不能產生葡萄糖。 考

4、點二　影響光合作用的因素 4．(2013·山東實驗中學二次診斷)近年來南極上空的臭氧空洞逐漸增大，地表紫外線照射量增加，紫外線為高能量光線，在生物體內易激發(fā)超氧化物形成，致使脂質氧化而破壞其功能。據此分析，植物短暫暴露在高紫外線條件下，光合作用能力立即明顯受到抑制的原因主要是(　　) A．光合作用酶受到破壞　 B．囊狀膜受到破壞 C．暗反應受抑制 D．DNA受到破壞 解析：選B　從題干中的信息：高能量紫外線能夠破壞脂質可知，高能量紫外線能夠破壞葉綠體中的類囊體膜，從而影響到光合作用的光反應。 5．下圖表示將某植物放在不同CO2濃度環(huán)境條件下，其光合速率受光照強度影響的變

5、化曲線。a、b、c三點所對應的葉肉細胞中C3含量由高到低的順序是(　　) A．a>b>c　　　　　　　 B．ab＝c D．a＝bb>c。 6．(2013·合肥二模)光合作用和化能合成作用是自養(yǎng)生物的重要代謝活動，請回答有關問題。 (1)綠色植物的葉綠體是進行光合作用

6、的場所。藍藻細胞不含葉綠體，但含有__________________________等物質，從而能進行光合作用。 (2)除了綠色植物以外，硝化細菌也屬于自養(yǎng)生物。硝化細菌能將二氧化碳和水合成為糖類，該過程利用的能量來自____________。 (3)如圖表示光合作用的簡要過程。據圖回答問題。 在其他條件適宜的情況下，突然停止光照，短時間內磷酸甘油酸的濃度______________； 在適宜光照條件下，突然停止二氧化碳供應，短時間內二磷酸核酮糖的濃度________，磷酸甘油醛的濃度____________。在CO2存在條件下，將植物從暗處移到明處后，磷酸甘油醛濃度_______

7、_____。 解析：(1)藍藻沒有葉綠體，但是有吸收光能的色素及光合作用所需的酶，因此能進行光合作用。(2)硝化細菌屬于化能自養(yǎng)型生物，能利用氨氧化釋放的能量將二氧化碳和水轉化成糖類。(3)停止光照，短時間內產生的[H]和ATP減少，磷酸甘油酸被還原的量減少，而磷酸甘油酸的生成速率基本不變，故其濃度上升。突然停止CO2供應，CO2固定消耗的二磷酸核酮糖減少，但磷酸甘油酸的還原速率基本不變，則磷酸甘油醛的濃度基本不變，二磷酸核酮糖的生成速率也基本不變，故二磷酸核酮糖的濃度上升。將植物從暗處移到明處后，磷酸甘油酸還原成磷酸甘油醛的反應開始進行，故磷酸甘油醛的濃度上升。 答案：(1)吸收光能的色

8、素和光合作用所需的酶 (2)氨氧化釋放的化學能 (3)上升　上升　基本不變　上升 [課下綜合檢測] 一、選擇題 1．下列關于光合作用及光合色素的敘述，正確的是(　　) A．在適宜光照下，葉綠體和線粒體合成ATP都需要O2 B．從高等植物葉片中分離出4種光合色素，其中呈橙黃色的是葉黃素 C．葉綠體的類囊體膜上含有自身光合作用所需的各種色素 D．植物光合作用中的光反應，其主要功能是固定二氧化碳 解析：選C　葉綠體合成ATP不需要O2，有氧呼吸的第二階段合成ATP也不需要O2；胡蘿卜素呈橙黃色，葉黃素呈黃色；光反應的主要功能是產生O2、ATP和[H]。 2．冬季修建一些溫室大棚

9、可為居民提供新鮮蔬菜，下列有關說法正確的是(　　) A．一般情況下，大棚內的蔬菜進行光合作用利用的光都是自然光 B．為提高產量，在陰雨天可適當提高大棚內的溫度 C．增施農家肥可提高大棚內的二氧化碳濃度，促進晚上暗反應的進行，有利于有機物的積累 D．蔬菜中的葉綠素對光的吸收效率與光的波長呈正相關 解析：選A　陰雨天若升高室內溫度，則作物呼吸作用加強，但由于光線較弱光合作用較弱，不利于積累有機物；晚上沒有光照，暗反應因缺乏ATP和[H]的供應而不能進行；葉綠素a、葉綠素b主要吸收藍紫光(波長450 nm左右)和紅光(波長650 nm左右)，而對綠光(波長500 nm左右)的吸收則很少，因

10、此葉綠素對光的吸收效率與光的波長不呈正相關。 3．生長于較弱陽光下的植物，當提高CO2濃度時，光合速率并未加快。對這一現象最可能的解釋是(　　) A．呼吸作用受阻影響光合作用 B．C3還原的還原劑和ATP不足 C．暗反應過程所需的酶在弱光條件下活性低 D．呼吸作用強，大量消耗光合作用產物 解析：選B　分析題干可知，光合速率并未加快是由于光反應提供的ATP和[H]不足，導致C3還原過程受阻。 4.如圖表示某植物細胞內的代謝過程，下列有關敘述不正確的是(　　) A．X、Y物質分別代表三碳化合物和丙酮酸 B．①④兩過程都產生[H] C．①過程發(fā)生在線粒體基質中，②過程發(fā)生在葉綠體

11、基質中 D．①②③④四個過程既不消耗氧氣也不產生氧氣 解析：選C　由圖可知：①過程是有氧呼吸的第一個階段，該階段發(fā)生在細胞質基質中，④過程是有氧呼吸的第二個階段，②過程是光合作用的暗反應中的還原階段，③過程是暗反應中的CO2的固定階段，因此Y物質是丙酮酸，X物質是三碳化合物。 5．卡爾文用同位素標記法追蹤碳元素在光合作用過程中的運行：在供給小球藻14CO2后的60 s內，相隔不同時間取樣，殺死細胞并以層析法分析細胞代謝產物。發(fā)現7 s后的代謝產物中有多達12種產物含有放射性，而5 s內的代謝產物大多集中在一種物質上，該物質是(　　) A．1,5-二磷酸核酮糖(五碳化合物) B．ATP

12、 C．3-磷酸甘油酸(三碳化合物) D．葡萄糖 解析：選C　在光合作用中CO2中C轉移途徑是CO2→C3→有機物，故C正確。 6．(2013·東城一模)將葉面積相等的甲、乙兩種植物的葉片分別放置在相同的、溫度適宜且恒定的密閉小室中，給予充足的光照，下列有關說法正確的是(　　) A．甲、乙兩葉片的光合作用強度一定相同 B．甲、乙兩葉片的光合作用強度都將逐漸下降 C．若實驗一段時間后，甲葉片所在小室中的CO2濃度較乙低，則甲葉片的呼吸強度一定比乙低 D．若實驗一段時間后，甲葉片所在小室中CO2濃度較乙低，則甲固定CO2的能力較乙低 解析：選B　不同植物的遺傳特性不同，相同條件下甲

13、、乙兩葉片的光合作用強度不一定相同；隨著光合作用的不斷進行，密閉小室內的CO2濃度逐漸降低，甲、乙兩葉片的光合作用強度都會逐漸降低；一段時間后，若甲葉片所在的密閉小室中的CO2濃度較乙低，說明甲固定CO2的能力比乙強，不能說明甲葉片的呼吸強度一定比乙低。 7.右圖表示大棚栽培的植物在環(huán)境因素發(fā)生改變時，葉綠體內暗反應中C3和C5含量的變化情況。下列選項中最可能導致這種變化的環(huán)境因素是(　　) A．給植物增施氮肥和鎂肥 B．大棚栽培的植物通過增施農家肥料補充CO2 C．給植物補充適宜強度的人工光照 D．夜間適當降低植物的環(huán)境溫度 解析：選B　氮、鎂是構成植物體內葉綠素的重要元素，增施

14、氮肥和鎂肥有利于葉綠素的合成，使光反應產生的[H]和ATP增加，促進C3的還原，導致C3的含量減少，C5的含量增加；CO2和C5結合生成C3，CO2增多會導致C3的含量增加，C5含量減少；補充適宜強度的光照，使光反應產生的[H]和ATP增加，加速C3的還原，導致C3含量減少，C5含量增多；夜間適當降低植物的環(huán)境溫度對光合作用沒有影響，C3和C5的含量基本不變。 8．植物氣孔是由兩個保衛(wèi)細胞組成的，其張開度有多種調節(jié)機制，其中的一個調節(jié)機制如下圖，則下列說法錯誤的是(　　) A．當SO2濃度過高時，可能會抑制光合速率 B．ABA在一定程度上可幫助植物免受SO2的

15、破壞 C．當SO2濃度過高時，植物體內C3的含量上升 D．CO2進出保衛(wèi)細胞的方式為自由擴散 解析：選C　據圖可知，當SO2濃度過高時，保衛(wèi)細胞中CO2濃度相對提高，在ABA的作用下，氣孔關閉，導致光合作用的原料CO2供應減少，抑制光合速率；ABA在CO2濃度過高時促進保衛(wèi)細胞關閉，可幫助植物免受SO2的破壞；當SO2濃度過高時，導致葉肉細胞CO2供應不足，而C3的還原仍在繼續(xù)，故植物體內C3的含量下降；CO2進出保衛(wèi)細胞的方式是自由擴散。 9．(2013·青島模擬)下圖中①～⑤表示植物體葉肉細胞中[H]的來源和去向相關的生理過程，依次發(fā)生在細胞質基質、線粒體基質和葉綠體基質的是(　　

16、) A．①②⑤　　　　　 B．①③④ C．②③④ D．②④⑤ 解析：選A　過程①②③④⑤分別是呼吸作用的第一階段、有氧呼吸的第二階段、有氧呼吸的第三階段、光反應、暗反應，依次發(fā)生在細胞質基質、線粒體基質、線粒體內膜、葉綠體類囊體薄膜、葉綠體基質。 10．(2013·揭陽一模)下圖曲線Ⅰ表示黃豆光合作用速率與光照強度的關系(適宜溫度、CO2濃度為0.03%)。在y點時改變某條件，曲線變?yōu)棰颉Ｏ铝蟹治龊侠淼氖?　　) A．與y點相比，x點葉綠體中的C3含量較低 B．在y點時，升高溫度導致曲線由Ⅰ變?yōu)棰? C．制約x點光合作用的因素主要是葉綠體中色素的含量 D．制約

17、z點光合作用的因素可能是CO2濃度 解析：選D　在x點的光照強度比y點弱，所以x點的C3含量較y點處高；本來處于適宜溫度下的y點，升高溫度會導致酶的活性降低，則曲線Ⅱ應在曲線Ⅰ的下方；x點限制其光合作用的因素主要是光照強度；在大于光飽和點的光照強度處增加CO2濃度，會提高光合作用強度。 11．在環(huán)境中CO2濃度一定、溫度適宜的情況下，測定某植物葉片在不同光照條件下的光合作用速率，結果如表。(表中負值表示CO2釋放量，正值表示CO2吸收量) 光照強度(klx) 2.0 4.0 6.0 8.0 9.0 10.0 光合作用速率(CO2mg·100 cm－2·h－1) －2.0

18、 2.0 6.0 10.0 12.0 12.0 下列敘述中正確的是(　　) A．光照強度在8.0～9.0 klx之間時，單位時間細胞內反應ADP＋Pi→ATP的速率逐漸減小 B．光照強度在8.0～9.0 klx之間時，反應ATP→ADP＋Pi只發(fā)生在細胞的葉綠體基質 C．光照強度在8.0 klx時，細胞既釋放二氧化碳又釋放氧氣 D．超過9 klx時，光合作用速率主要受外界CO2濃度因素的影響 解析：選D　光照強度在8.0～9.0 klx之間時，雖然細胞呼吸不變，但光合作用增強，所以單位時間內ATP合成速率會加快；細胞的各個部位生命活動都需要能量，ATP→ADP＋Pi的過

19、程在細胞內是普遍存在的；光照強度在8.0 klx時，光合作用速率大于呼吸作用速率，故細胞只釋放氧氣；光照強度超過9 klx時，CO2濃度成為光合作用的主要限制因素。 12．為證實葉綠體有放氧功能，可利用含有水綿與好氧細菌的臨時裝片進行實驗，裝片需要給予一定條件，這些條件是(　　) A．光照、有空氣、臨時裝片中無NaHCO3稀溶液 B．光照、無空氣、臨時裝片中有NaHCO3稀溶液 C．黑暗、有空氣、臨時裝片中無NaHCO3稀溶液 D．黑暗、無空氣、臨時裝片中有NaHCO3稀溶液 解析：選B　水綿的葉綠體通過光合作用釋放氧氣，光合作用需要光照，需要原料二氧化碳，NaHCO3稀溶液可提供

20、CO2；裝片中不能有空氣，否則好氧細菌均勻分布，無法根據好氧細菌的聚集情況確定葉綠體是否有放氧功能。 二、非選擇題 13．(2012·浙江高考)某植物在停止供水和恢復供水條件下，氣孔開度(即氣孔開放程度)與光合速率的變化如下圖所示。請回答： (1)停止供水后，光合速率下降。這是由于水是________的原料，又是光合產物在植物體內________的主要介質。 (2)在溫度、光照相同的條件下，圖中A點與B點相比，光飽和點低的是________點，其主要原因是________________________________________________________________

21、。 (3)停止供水一段時間后，葉片發(fā)黃，原因是_____________________________。此時類囊體結構破壞，提供給碳反應的______________減少。 (4)生產實踐中，可適時噴施植物激素中的________，起到調節(jié)氣孔開度的作用。 解析：(1)植物體內缺少水分時光合速率下降，說明水是光合作用的原料，同時水也是生物體內物質運輸的主要介質，光合產物的運輸也離不開水。(2)A點和B點相比，A點水分供應充足，氣孔開度高，二氧化碳充足，光合速率大；而B點缺少水分，氣孔開度低，二氧化碳的吸收少，光合速率小，所以B點的光飽和點比A點的低。(3)葉片發(fā)黃的主要原因是停止水分供

22、應后，細胞代謝下降，葉綠素合成速率減慢甚至停止或葉綠素被分解。光反應在類囊體上進行，為碳反應提供ATP和NADPH。(4)調節(jié)植物生長發(fā)育的五大類激素中，脫落酸的作用之一是在植物失水時使氣孔關閉，因此生產實踐中可適時適量噴灑脫落酸，以起到調節(jié)氣孔開度的作用。 答案：(1)光合作用　運輸 (2)B　氣孔開度降低，CO2吸收減少(答出一項即可) (3)葉綠素合成速度變慢或停止(或葉綠素分解)，類胡蘿卜素的顏色顯露出來(答出一項即可)　NADPH和ATP (4)脫落酸 14．景天科植物A有一個很特殊的CO2固定方式，夜間氣孔開放，吸收的CO2生成蘋果酸儲存在液泡中，如圖1所示；白天氣孔關閉

23、，液泡中的蘋果酸經脫羧作用釋放CO2用于光合作用，如圖2所示。十字花科植物B的CO2固定過程如圖3所示，請回答下列問題。 (1)從圖1、圖2分析，植物A細胞在晚上________含量增多而糖類含量較少，白天則相反。 (2)白天植物A進行光合作用，所需CO2的來源有蘋果酸經脫羧作用釋放和________________________________________________________________________。 (3)在上午10：00時，突然降低環(huán)境中CO2濃度后的一小段時間內，植物B和植物A細胞中C3含量變化的差異是________________________

24、_____________________________。 (4)取等量A、B葉片進行光合色素提取和分離實驗。若觀察到B的濾紙條上以濾液細線為起點的第一條色素帶寬度大于第二條，而A則相反，據此推測，葉綠素b與葉綠素a的含量比值高的是__________________葉片。 解析：(1)植物A晚上吸收CO2合成有機酸，同時呼吸作用消耗糖類，故有機酸增多，糖類減少。(2)植物A白天氣孔關閉，光合作用所需CO2來自細胞內蘋果酸的分解釋放和呼吸作用產生。(3)上午10：00時光照較充足，植物B所需CO2主要從外界獲得，突然降低環(huán)境中CO2濃度，植物B CO2固定受阻，合成C3的量下降。植物A白

25、天所需CO2不是從外界獲得的，所以環(huán)境中CO2濃度降低對其影響不大。(4)據題意推知與A葉片相比B葉片的葉綠素b含量較高而葉綠素a含量較低，因此可知葉綠素b與葉綠素a比值B葉片高。 答案：(1)有機酸　(2)呼吸作用產生　(3)植物B下降，植物A基本不變　(4)B 15．某學校研究小組利用葉面積相等的A、B兩種植物的葉片分別進行了以下兩組實驗(假設兩組實驗在相同且適宜的溫度下進行，且忽略光照對呼吸作用的影響)。 實驗一　將A、B兩種植物的葉片分別放置在相同的密閉小室中，給予充足的光照，利用紅外測量儀每隔5 min測定一次小室中的CO2濃度，結果如圖1所示。 實驗二　給予不同強度的光照，

26、測量A、B兩種植物葉片的CO2吸收量和CO2釋放量，結果如圖2所示。 請據圖分析回答： (1)0～20 min期間，影響B(tài)植物光合作用強度的主要環(huán)境因素是________。在低濃度CO2的條件下，固定CO2能力較強的植物是_________________________________________。 (2)當實驗一從開始經過10 min時，A植物通過光合作用制造的有機物總量比B植物________，原因是__________________________________________________________。 (3)若在第5分鐘時，光照強度突然降低，A植物的C3含

27、量在短時間內將________。實驗二中，若給予的光照強度為x klx(a＜x＜b)每日光照12小時，一晝夜后B植物的干重將________。 解析：(1)由圖1可知，0～20 min期間，隨著CO2濃度的降低，B植物光合速率降低，因此影響其光合作用強度的主要環(huán)境因素是CO2濃度。從兩個裝置內CO2濃度達到的最低值來看，B植物所在裝置內CO2濃度更低，可以判斷B植物具有更強的固定CO2的能力。(2)實驗一從開始經過10 min時，兩種植物從外界吸收CO2的量相等，說明兩種植物的凈光合速率相同，由于光合作用的實際速率＝凈光合速率＋呼吸速率，由圖2可知，A植物的呼吸速率小于B植物的呼吸速率，故A

28、植物光合作用產生的有機物總量小于B植物。(3)若在第5分鐘時光照強度突然降低，則光反應減弱，產生的[H]和ATP的量減少C3的消耗量減少，因此C3含量增加。植物一晝夜(24小時)有機物積累量的變化等于白天的凈積累量－晚上的消耗量，據圖分析，當光照強度在a、b之間時，每日光照12小時，B植物白天的有機物凈積累量小于24 mg·m－2，其晚上呼吸的消耗量為24 mg·m－2，故一晝夜有機物的積累量為負值，說明一晝夜后B植物的干重減少。 答案：(1)CO2濃度　B　(2)少　雖然10 min時CO2濃度下降值相同，但A植物的呼吸作用強度小于B植物的呼吸作用強度　(3)增加　減少 [教師備選題庫]

29、 1．(2011·浙江高考)下列有關葉綠體及光合作用的敘述，正確的是(　　) A．破壞葉綠體外膜后，O2不能產生 B．植物生長過程中，葉綠體內各種色素的比例保持不變 C．與夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照時間縮短 D．離體的葉綠體基質中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成碳(暗)反應 解析：選D　O2的產生是在光反應階段中產生，場所是類囊體薄膜，與葉綠體外膜無關。植物生長過程中，葉綠體內各種色素的比例有變化。冬季光合速率低的原因包括光照減弱和溫度降低等。添加ATP、NADPH、CO2，葉綠體基質中含有碳反應所需要的各種酶，從而完成碳(暗)反應。 2．(2011·

30、福建高考)下圖是夏季晴朗的白天，玉米和花生凈光合速率(單位時間、單位葉面積吸收CO2的量)的變化曲線，下列敘述錯誤的是(　　) A．在9：30～11：00之間，花生凈光合速率下降的原因是暗反應過程減緩 B．在11：00～12：30之間，花生的單位葉面積有機物積累量比玉米的多 C．在17：00時，玉米和花生的單位葉面積釋放O2速率相同 D．在18：30時，玉米既能進行光反應，也能進行暗反應 解析：選B　在9：30～11：00之間，隨光照的增強，花生的蒸騰作用也在加強，而為了減少水分的散失，植物的氣孔關閉，因此進入花生細胞內的CO2的量減少，所以暗反應過程減緩。從圖中可以看出，在11

31、：00～12：30之間 ，花生的單位葉面積的凈光合速率呈上升趨勢，而玉米的單位葉面積的凈光合速率呈下降趨勢，但又從圖中可以看出玉米的單位葉面積的凈光合速率比花生的大，而凈光合速率對應的有機物的量就是單位時間單位葉面積里有機物的積累量。在17：00時，玉米和花生的凈光合速率相等，而這時的O2的釋放量是凈釋放量，所以在17：00時玉米和花生單位葉面積釋放O2的速率相同。在18：30時，玉米的凈光合速率是零，說明此時光合作用和呼吸作用的速率相等，因此這時玉米既能進行光反應，也能進行暗反應。 3．(2008·山東高考)下圖所示為葉綠體中色素蛋白等成分在膜上的分布。在圖示結構上(　　) A．生物膜為葉綠體內膜 B．可完成光合作用的全過程 C．發(fā)生的能量轉換是：光能→電能→化學能 D．產生的ATP可用于植物體的各項生理活動 解析：選C　從圖中所含有的色素以及發(fā)生的過程可以判斷，該膜是類囊體膜，是光反應的場所。發(fā)生的物質變化過程是水的光解等；發(fā)生的能量變化過程是光能→電能→化學能；該過程產生的ATP只用于還原C3，而不能用于其他生理活動。