课时分层作业(十八) 光合作用的原理和应用
(建议用时：35分钟)
[合格基础练]
1．下列物质中，可以在叶绿体类囊体薄膜上被消耗的有( )
A．水、二氧化碳、ATP B．氧气、水、ATP
C．水、ADP、Pi D．ADP、C3、水
C [在叶绿体类囊体薄膜上发生的是光反应，该过程有ATP的形成和水的光解。]
2．在光合作用中，不需要酶参与的过程是( )
A．CO2的固定 B．叶绿素吸收光能
C．三碳化合物的还原 D．ATP的形成
B [色素分子吸收光能的过程中不需要酶的催化。]
3.右图所示为叶绿体中的某种结构及其上发生的物质和能量变化。下列叙述不正确的是( )
A．图中的①是植物吸收的水分子
B．光合色素都分布在结构②上
C．光能转变为[H]和ATP中的化学能
D．[H]、O2和ATP都能用于暗反应
D [光反应产生的[H]和ATP用于暗反应，O2释放出去或被线粒体利用。]
4．在叶绿体中，ATP和ADP的运动方向是( )
A．ATP和ADP同时由类囊体向叶绿体基质运动
B．ATP和ADP同时由叶绿体基质向类囊体运动
C．ATP由类囊体向叶绿体基质运动，ADP的运动方向则相反
D．ADP由类囊体向叶绿体基质运动，ATP的运动方向则相反
C [在叶绿体中，ATP在类囊体的薄膜上产生，在叶绿体基质中被消耗产生ADP，而ADP的转运方向则与ATP相反。]
5．冬季，利用温室种植蔬菜时，不利于提高蔬菜作物产量的措施是( )
A．调控昼夜温差 B．阻止空气流通
C．补充人工光照 D．调控温室湿度
B [温室是密闭的，随着光合作用的进行，CO2浓度不断降低，因此阻止空气流通不利于蔬菜生长。]
6．为提高温室大棚中蔬菜的产量，应采取的正确措施是( )
A．在白天和夜间都应适当降低温度
B．在白天和夜间都应适当提高温度
C．在夜间适当提高温度，在白天适当降低温度
D．在白天适当提高温度，在夜间适当降低温度
D [植物在白天进行光合作用和细胞呼吸，在夜间只进行细胞呼吸。白天适当提高温度可以增强光合作用，夜间适当降低温度可以减少细胞呼吸对有机物的消耗，从而使有机物的积累增多，产量提高。]
7.在右图所示的玻璃容器中，注入一定浓度的NaHCO3溶液并投入少量的新鲜绿叶碎片，密闭后，设法减小液面上方的气体压强，会看到叶片沉入水中。然后再用光照射容器，又会发现叶片重新浮出液面。光照后叶片重新浮出液面的原因是( )
A．叶片吸水膨胀，密度减小
B．叶片进行光合作用所产生的O2附着在叶面上
C．溶液内产生的CO2大量附着在叶面上
D．NaHCO3溶液因放出CO2而密度增大
B [当叶片中的气体被抽空后沉入水底，由于光照时叶片进行光合作用产生的氧气充满了细胞间隙，使浮力增大而重新浮出液面。]
8．如图表示某种植物在最适温度和0.03%的CO2浓度条件下，光合作用合成量随光照强度变化的曲线，若在B点时改变某种条件。结果发生了如曲线b的变化，则改变的环境因素是( )
A．适当提高温度 B．增大光照强度
C．适当增加CO2浓度 D．增加酶的数量
C [此时温度已经是最适温度，所以再提高温度会使酶的活性降低，光合作用速率降低；B点是光照的饱和点，此时光照不是限制光合作用的因素；CO2的浓度为0.03%，相对较低，所以增加CO2浓度会提高光合作用的速率；酶的数量属于内因。]
9．下列叙述错误的是( )
A．温度和光照会影响CO2的同化速率
B．光合作用中O2的产生发生在光反应阶段
C．光反应产生的ATP和NADPH不参与暗反应
D．土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖
C [温度影响酶活性，光照影响光反应，二者均会影响暗反应中CO2的同化速率，A项正确；光反应分解水，产生O2，B项正确；光反应产生的ATP和NADPH参与暗反应，C项错误；硝化细菌属于自养型生物，可以利用CO2和H2O合成糖类。]
10．下图甲表示某绿色植物进行光合作用的示意图，图乙为外界因素对光合作用影响的关系图。请分析回答：
图甲 图乙
(1)图甲中a、b两个生理过程发生的场所是____________，若适当提高CO2浓度，短时间内图中C的含量变化是________。
(2)图甲中物质D为________________，D的生成量可代表光合作用的强度。除此外，下列哪些选项也能够代表光合作用强度？________。
A．O2的释放量 B．C3化合物的量
C．C5化合物的量 D．CO2的吸收量
(3)经研究发现，该植物夜晚虽然能吸收CO2，却不能合成D，原因是_______________________________________________________________。
(4)在电子显微镜下观察，可看到叶绿体内部有一些颗粒，它们被看作是叶绿体的脂质仓库，其体积随叶绿体的生长而逐渐变小，可能的原因是_________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(5)图乙中，如果X代表土壤中Mg2＋浓度，则X可通过影响____________________的合成来影响光合速率；如果X代表CO2的含量，则X主要通过影响______________的产生来影响光合速率。
[解析] 图中A是C5化合物，B是C3化合物、C是NADPH、D为光合产物—有机物，O2的释放量和CO2的吸收量的变化趋势和有机物的变化趋势是一致的，都可作为光合作用进行状况的反应指标；而C3化合物的总量和C5化合物的总量在条件不变的情况下不发生变化；Mg2＋是合成叶绿素的主要元素，Mg2＋的缺少会影响光合速率。
[答案] (1)叶绿体基质 下降
(2)(CH2O)(或有机物、糖类) AD
(3)没有光照，不能进行光反应，不能为暗反应提供NADPH和ATP
(4)颗粒中的脂质参与构成叶绿体中的膜结构
(5)叶绿素(或色素) 三碳化合物(C3)
11．1937年植物学家希尔发现，离体的叶绿体中加入“氢”接受者，比如二氯酚吲哚酚(DCPIP)，光照后依然能够释放氧气，蓝色氧化状态的DCPIP接受“氢”后变成无色还原状态的DCPIPH2。研究者为了验证该过程，在密闭条件下进行如下实验：
(1)自然环境中叶肉细胞的叶绿体产生氢的场所是__________，这些氢在暗反应的__________过程中被消耗。
(2)实验中制备叶绿体悬浮液使用蔗糖溶液而不使用蒸馏水的原因是________________________________，A试管除了颜色变化外，实验过程中还能观察到的现象是______________。
(3)A与C的比较可以说明氢产生的条件是__________，设置B和D试管的目的是说明DCPIP__________________________________________________
_______________________________________________________________。
[解析] (1)自然环境中叶肉细胞的叶绿体产生氢的场所是叶绿体的类囊体薄膜，叶绿体产生的氢在暗反应中用于C3的还原过程。
(2)实验中制备叶绿体悬浮液使用蔗糖溶液可以维持叶绿体的渗透压，避免使用蒸馏水使叶绿体吸水涨破。A试管有叶绿体和光照，除了颜色变化外，实验过程中还能观察到有气泡产生。
(3)A与C的比较可以说明氢产生的条件是需要光照，B和D试管作为对照实验，说明DCPIP在光照和黑暗条件下自身不会变色。
[答案] (1)类囊体薄膜 C3的还原
(2)避免叶绿体吸水涨破 有气泡产生
(3)需要光照 在光照和黑暗条件下自身不会变色
[等级过关练]
12．如图为光合作用过程示意图，在适宜条件下栽培小麦，如果突然将c降低至极低水平(其他条件不变)，则a、b在叶绿体中含量的变化将会是( )
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
B [由题图分析，c是CO2，a和b分别是NADPH、ATP，若在其他条件不变的情况下，将c降低至极低水平，CO2的固定减弱，C3还原减慢，消耗NADPH和ATP减少，则a、b在叶绿体中含量都将会上升。]
13．如图为某农作物光合速率随土壤水分减少的日变化曲线图，图中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为降雨后第2、8、15天测得的数据。若光照强度的日变化相同，则据图分析，下列叙述错误的是( )
A．在水分充足时该农作物光合作用没有出现“午休”现象
B．曲线Ⅱ的波谷的形成与气孔有关
C．适时进行灌溉可以缓解该农作物光合作用的“午休”程度
D．导致曲线Ⅲ所示日变化的主要因素是土壤含水量
D [分析题图，自变量是土壤含水量、光照强度，因变量是光合速率。由题干信息“曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为降雨后第2、8、15天测得的数据”及分析曲线图可知，在水分充足时(如降雨后第2天)该农作物光合作用没有出现“午休”现象，A项正确；由曲线图可知，曲线Ⅱ双峰的形成与光照强度的变化有关，波谷的形成是由光照过强导致气孔关闭，进而固定的CO2减少引起的，即曲线Ⅱ的波谷的形成与气孔有关，B项正确；经上述分析可知，在水分充足时该农作物光合作用没有出现“午休”现象，故适时进行灌溉可以缓解农作物光合作用的“午休”程度，C项正确；导致曲线Ⅲ所示日变化的主要因素是光照强度，导致曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应光合速率不同的主要因素是土壤含水量，D项错误。]
14．在下列四组实验条件下，测定了不同光照强度对光合速率的影响，结果如曲线图所示。①0.1%CO2，30 ℃；②0.1%CO2，20 ℃；③0.03%CO2，30 ℃；④0.03%CO2，20 ℃。下列叙述错误的是( )
A．比较曲线①和②可知，30 ℃时光合作用酶的活性高于20 ℃时光合作用酶的活性
B．比较曲线①和③可知，适度提高CO2浓度能提高光合速率
C．比较曲线①和④可知，温度和CO2浓度是光合速率的主要影响因素
D．P点四条曲线重合，说明此时光照强度是光合速率的主要影响因素
C [曲线①和②CO2浓度相同，但曲线①温度高，光合速率大，说明30 ℃时光合作用酶的活性高于20 ℃时光合作用酶的活性，A正确。曲线①和③温度相同，但①CO2浓度高，光合速率也高，说明适度提高CO2浓度能提高光合速率，B正确。曲线①和④有温度和CO2浓度两个自变量，两者无法进行比较，C错误。P点光照强度低，四条曲线重合，说明此时光照强度是光合速率的主要影响因素，D正确。]
15．下图是利用溶氧量变化来测定黄瓜叶片光合速率的装置。实验在最适温度下进行，反应杯的溶液中加入少量NaHCO3是为了提供CO2。请回答：
(1)黄瓜叶片放入反应杯前需抽空叶肉细胞间隙内的气体，目的是_______________________________________________________________。
(2)随着测试时间的延长，叶片的光合速率逐渐下降，原因是密闭的反应杯中________，此时，叶绿体中的________碳化合物含量下降，________碳化合物含量上升。
(3)若提高恒温水浴的温度，则光合速率________。若将光源远离反应杯，则光合速率________。
(4)该法同样可用于叶片呼吸强度的测定，只需对反应杯_______________________________________________________________。
[解析] (1)实验前黄瓜叶片抽空叶肉细胞间隙内的气体是为了防止叶肉细胞间隙内储存的气体影响实验结果。(2)实验时间过长的情况下，反应杯中由于NaHCO3被消耗，但CO2的浓度过低，光合作用速率逐渐下降。CO2不足时，叶绿体中的三碳化合物由于原料的不足而合成减少，五碳化合物由于消耗减少而含量上升。(3)由于实验是在最适温度下进行的，因此，提高恒温水浴的温度，光合作用速率下降。光源远离反应杯，光照减弱，光合作用速率下降。(4)测定呼吸强度时，为排除光合作用的影响，实验要在黑暗处进行。
[答案] (1)排除原有气体对实验结果的干扰 (2)CO2不足 三 五 (3)下降 下降 (4)进行黑暗处理
16．科研人员利用温室栽培作物进行了探究实验，结果如图所示，请回答下列问题：
(1)本实验的自变量是__________________。由实验结果可知，该作物光合作用相关酶活性的最适温度在__________ ℃之间。
(2)当CO2浓度低于0.06%时，暗反应中__________的生成速率限制了光合作用速率。
(3)与20 ℃相比，温度为10 ℃时，增加CO2浓度对提高光合作用速率的效果__________(填“显著”或“不显著”)，原因是_______________________________________________________________。
(4)如图为某兴趣小组探究影响光合速率的因素与光合速率之间的关系时绘制的曲线图。
①该实验探究的因素中可直接影响NADPH生成的是__________。图中在光照强度O～P点限制光合速率的环境因素主要是__________________________。
②若在图乙中高浓度CO2的条件下，Q点的光照强度瞬间改为P点的光照强度，则短时间内叶绿体中C3含量增加的原因是_________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
③绘制图示曲线的数据__________(填“能”或“不能”)直接测量，原因是_______________________________________________________________。
[解析] (1)分析曲线图可知，本实验的自变量是温度和CO2浓度。由实验结果可知，四种温度相比，30 ℃比较适宜，因此该作物光合作用相关酶活性的最适温度在20～40 ℃之间。(2)当CO2浓度低于0.06%时，二氧化碳浓度是限制光合速率的主要因素，二氧化碳参与光合作用暗反应中二氧化碳的固定并产生三碳化合物，即暗反应中三碳化合物(或C3)的生成速率限制了光合作用速率。(3)与20 ℃相比，温度为10 ℃时，增加CO2浓度对提高光合作用速率的效果不显著，原因是10 ℃时酶活性低。
[答案] (1)温度和CO2浓度 20～40
(2)三碳化合物(C3) (3)不显著 10 ℃时酶活性低 (4)①光照强度 光照强度 ②光照强度减弱，导致光反应产生的NADPH和ATP减少，C3的还原速率减慢；同时CO2的固定仍正常进行 ③不能 图示反映的是总光合速率，而有光时测得的是净光合速率(合理即可)
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