2020-2021学年高一生物新教材人教版必修1课后分层检测案20　光合作用的原理和应用 9页

课后分层检测案 20 光合作用的原理和应用 【合格考全员做】(学业水平一、二) 1．2,6－二氯酚靛酚是一种蓝色染料，能被还原剂还原成无色，从叶绿体中分离出类囊体， 置于 2,6－二氯酚靛酚溶液中，对其进行光照，发现溶液变成无色，并有 O2 释放。此实验证明 ( ) A．光合作用在类囊体上进行 B．光合作用产物 O2 中的氧元素来自 CO2 C．光反应能产生还原剂和 O2 D．光合作用与叶绿体基质无关 2．在光合作用过程中，光能最初用于( ) A．CO2 的固定 B．C3 的还原 C．将水分解为 O2 和[H] D．将淀粉分解为葡萄糖 3．在实验室中，如果要测定藻类植物是否能完成光反应，最好是检验( ) A．葡萄糖的合成 B．二氧化碳的消耗 C．叶绿体的含量 D．氧气的释放 4．光合作用过程中，水的光解及三碳化合物形成糖类所需要的能量分别来自( ) A．细胞呼吸产生的 ATP 和光能 B．都是细胞呼吸产生的 ATP C．光能、光反应产生的 ATP 和 NADPH D．都是光反应产生的 ATP 5．离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时，如果突然中断 CO2 的供应，短暂时间 内叶绿体中 C3 与 C5 相对含量的变化是( ) A．C3 增多、C5 减少 B．C3 增多、C5 增多 C．C3 减少、C5 增多 D．C3 减少、C5 减少 6．阴暗环境中适当提高光照强度可以提高光合速率的根本原因是( ) A．加快 CO2 的固定过程 B．光反应速率加快 C．使叶绿体中 C5 含量增加 D．提高暗反应过程中相关酶的活性 7．为了研究光合作用，生物小组的同学把菠菜叶磨碎，分离出细胞质基质和全部叶绿体。 然后又把部分叶绿体磨碎分离出叶绿素和叶绿体基质，分别装在四支试管内，并进行光照， 如图所示。哪一支试管能检测到光合作用的光反应过程( ) A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 8．某同学设计并开展了一项有关光合作用所需条件的探究活动，具体装置如图所示。下 列相关叙述错误的是( ) A．实验前四组叶片均经过 24 h“暗处理” B．该实验只能证明光合作用需要 CO2 C．NaOH 处理目的是去除锥形瓶中 CO2 D．锡箔纸处理组叶片无淀粉产生 9．为缓解能源危机这一全球性问题，开发和利用新能源受到广泛关注。研究发现，小球 藻在高氮条件下光合作用强，油脂积累少；在低氮条件下生长较慢，但能积累更多油脂。为 获得油脂生产能力强的小球藻，制造生物质燃料，科研人员进行了实验。 请回答问题： (1)小球藻通过光反应将________能转变成活跃的化学能，经过在叶绿体基质中进行的 ________反应，将这些能量储存在有机物中。 (2)科研人员进行了图 1 所示的实验，发现培养基上的藻落(由一个小球藻增殖而成的群体) 中，只有一个为黄色(其中的小球藻为 X)，其余均为绿色(其中的小球藻为 Y)。 小球藻 X 的出现可能是 EMS(一种化学诱变剂)导致小球藻发生了基因突变，不能合成 ________，因而呈黄色。为初步检验上述推测，可使用____________观察并比较小球藻 X 和 Y 的叶绿体颜色。 (3)为检测油脂生产能力，研究者进一步实验，结果如图 2 所示。 据图可知，高氮条件下 ________________________________________________________________________， 说明小球藻 X 更适合用于制造生物质燃料。 【等级考选学做】(学业水平三、四) 10．下列关于光合作用和呼吸作用的叙述，正确的是( ) A．光合作用和呼吸作用总是同时进行的 B．光合作用产生的 ATP 主要用于呼吸作用 C．光合作用形成的糖类在细胞呼吸中被利用 D．光合作用与细胞呼吸分别在植物的叶肉细胞和根细胞中进行 11．科学家提取植物细胞中的叶绿体，用高速离心法打破叶绿体膜后，分离出类囊体和基 质，在不同条件下进行实验(如下表所示)，用来研究光合作用过程，下列选项中各试管得到的 产物情况正确的是( ) 试管 叶绿体结构 光照 C18O2 ATP、[H] C5 甲 类囊体 ＋ ＋ － － 乙 基质 － ＋ ＋ ＋ 丙 基质 ＋ ＋ － ＋ 丁 基质和类囊体 ＋ ＋ － ＋ 注：表中的“＋”表示“添加”，“－”表示“不添加”。 A．甲试管可得到 18O2 B．乙试管可得到 C3 C．丙试管可得到葡萄糖和淀粉 D．丁试管可得到乳糖 12．(多选)在适宜光照和温度条件下，给豌豆植株供应 14CO2，测定不同的细胞间隙 CO2 浓 度下叶肉细胞中 C5 的相对含量，结果如下图所示。叙述正确的是( ) A．含 14C 有机物最先出现在叶绿体基质 B．A→B，叶肉细胞吸收 CO2 速率增加 C．B→C，叶片的光合速率等于呼吸速率 D．B→C，叶肉细胞的光合速率不再增加 13．(多选)以 CO2 的吸收速率与释放速率为指标，研究温度对某植物光合作用与细胞呼吸 的影响(其余实验条件均适宜)，结果如表，下列对该表数据分析不正确的是( ) 温度(℃) 5 10 15 20 25 30 35 光照下吸收 CO2速 率 (mg/h) 1.00 1.75 2.50 3.25 3.75 3.50 3.00 黑暗下释放 CO2速 率 (mg/h) 0.50 0.75 1.00 1.50 2.25 3.00 3.50 A.植物细胞呼吸速率与温度表现为负相关 B．该植物光合作用对温度的敏感性比细胞呼吸高 C．昼夜不停地光照，该植物生长的最适宜温度是 30 ℃ D．在恒温条件下，每天光照、黑暗各 12 小时，25 ℃时该植物积累的有机物最多 14．如图表示某地夏季一密闭大棚内一昼夜间 CO2 浓度的变化。下列能正确表示 e 点时 单位时间内棚内植株消耗的 CO2 总量与消耗的 O2 总量之比(体积比)的是( ) 15．利用温室种植果蔬，可以使其在冬、春季节上市获取较高经济效益。科研人员探究 温室内不同 CO2 浓度对番茄光合速率和产量的影响，结果如下表。请回答问题： 组别 净光合速率 [μmol/(m2·s)] 产量 (kg/hm2) A0(对照组，大气 CO2 浓度) 24.50 70407.69 A1(600 μmol/L CO2 浓度) 29.87 82682.69 A2(800 μmol/L CO2 浓度) 36.24 90148.08 A3(1000 μmol/L CO2 浓度) 37.28 97844.23 (1)随着温室 CO2 浓度的升高，进入叶绿体的 CO2 增多，与 C5 结合生成的________增加。 CO2 浓度升高还能提高 Rubisco(催化 CO2 固定的酶)的活性，直接提高________反应的速率， 从而提高了光合速率和产量。 (2)科研人员进一步研究了温室内不同 CO2 浓度对番茄光合色素含量的影响，结果如图 1。 由图 1 可知，随着温室 CO2 浓度的升高，分布在叶绿体________上的光合色素含量增加， 吸收________增多，促进光反应产生更多________，最终提高了光合速率和产量。 (3)科研人员继续进行实验探索更合理的温室增施 CO2 方法，应用于实际生产。 实验组 1：高浓度短时间增施，每日 6：00～9：00 增施浓度为 800～1000 μmol/mol CO2； 实验组 2：低浓度长时间增施，每日 6：00～16：00 增施浓度为 400～600 μmol/mol CO2；对 照组：不增施 CO2。 检测各组不同器官中干物质的量，结果如图 2。请根据结果选择更为合理的方法并阐述理 由：______________________________________。 16．观赏植物蝴蝶兰可通过改变 CO2 吸收方式以适应环境变化。长期干旱条件下，蝴蝶 兰在夜间吸收 CO2 并贮存在细胞中。 (1)依图 a 分析，长期干旱条件下的蝴蝶兰在 0～4 时________(选填“有”或“无”)ATP 和[H]的合成，原因是____________________；此时段________(选填“有”或“无”)光合作 用的暗反应发生，原因是 ________________；10～16 时无明显 CO2 吸收的直接原因是 ________。 (2)从图 b 可知，栽培蝴蝶兰应避免________，以利于其较快生长。此外，由于蝴蝶兰属 阴生植物，栽培时还需适当________。 【素养养成练】 17．温室效应是全球环境变化研究的热点问题之一。据预计，大气中 CO2 浓度到下世纪 中后期将是现在的两倍。研究人员对玉米和大豆所处环境的 CO2 浓度分别进行如下控制：甲 组为大气 CO2 浓度(375μmol·mol－1)、乙组模拟倍增的 CO2 浓度(750μmol·mol－1)、丙组是倍增 后恢复到大气 CO2 浓度(先在倍增 CO2 浓度下生活 60 天，再转入大气 CO2 浓度下生活)，两种 作物的三种处理均设置重复组，测得实验结果如下表。请分析回答： 项目 甲组 乙组 丙组 玉米 大豆 玉米 大豆 玉米 大豆 净光合速率 (μmol·m－2·s－1) 29.88 21.24 30.95 33.79 25.33 18.24 蒸腾速率 (mmol·m－2·s－1) 3.18 6.01 1.69 5.90 3.18 6.01 水分利用效率(mmol·mol－1) 9.40 3.53 18.31 5.73 7.97 3.03 注：水分利用效率＝净光合速率/蒸腾速率 (1)实验中设置重复组的目的是______________。 (2) 植 物 叶 肉 细 胞 中 能 够 消 耗 水 并 伴 随 ATP 生 成 的 部 位 是 ____________________________________(填细胞结构)。 (3)CO2 浓 度 倍 增 条 件 下 ， 玉 米 和 大 豆 的 净 光 合 速 率 均 升 高 ， 可 能 的 原 因 是 ________________________________。但是 CO2 浓度倍增时，光合速率并未倍增，此时限制 光合速率增加的因素可能是________________________(写出两点即可)。 (4)净光合速率提高和蒸腾速率降低均会使水分利用效率升高，根据表中甲、乙两组数据 分析，玉米和大豆对水分利用效率升高的原因分别是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)有人认为：化石燃料使用能升高大气 CO2 浓度，有利于提高农作物光合速率，对农业 增 产 有 利 ， 因 此 没 有 必 要 限 制 化 石 燃 料 的 使 用 。 请 你 对 此 观 点 做 出 简 要 评 述 。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 课后分层检测案 20 光合作用的原理和应用 1．解析：光反应场所是类囊体薄膜，但不能说明光合作用的场所是类囊体， A 错误；本题中也无法证明光合作用产物 O2 中的氧元素来自 CO2，并且氧气中的 氧元素来源于水，B 错误；由于“类囊体置于 2,6二氯酚靛酚溶液中，对其进行光 照，发现溶液变成无色，并有氧气释放”本实验可以证明光反应能产生还原剂和 O2，C 正确；本实验中没有对照实验得不出和叶绿体基质的关系，D 错误。 答案：C 2．解析：光能被转化成 ATP 中活跃的化学能，同时分解水产生[H]和 O2。 答案：C 3．解析：光合作用的光反应产生了氧气，而二氧化碳的消耗和葡萄糖的产生 在光合作用的暗反应阶段。 答案：D 4．答案：C 5．解析：在光合作用暗反应过程中，CO2 首先与 C5 结合，形成 2 个 C3，最 后经一系列的循环后又产生 C5。所以叶绿体在光照下进行光合作用时，C3 和 C5 含量都维持在相对平衡的状态。如果突然中断 CO2 的供应，CO2 固定减弱，所以 C3 减少而 C5 增多。 答案：C 6．解析：提高光照强度，光合色素的光的吸收增多，光反应增强，从而提高 光合速率，B 正确。 答案：B 7．解析：光合作用的光反应过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上，需要叶绿素 和酶。 答案：B 8．解析：该实验为了排除原有有机物的干扰，需要经过 24h“暗处理”消耗 掉原有的有机物，A 正确；用锡箔纸遮光与蒸馏水组对比验证了有无光照对光合 作用的影响，B 错误；NaOH 可以吸收空气中的二氧化碳，目的是去除锥形瓶中 CO2，C 正确；锡箔纸处理组无光照，无法进行光合作用，叶片无淀粉产生，D 正 确。 答案：B 9．答案：(1)光 暗 (2)叶绿素 显微镜 (3)小球藻 X 的油脂生产能力高于 Y 10．解析：光合作用只有在有光的条件下进行，呼吸作用在有光和无光的条 件下都能进行，所以在有光的条件下能够进行光合作用和呼吸作用，在黑暗中只 能进行呼吸作用，故 A 错误；光合作用产生的 ATP 只用于暗反应的 C3 还原，不能 用于其他的生命活动，故 B 错误；光合作用合成的糖类可用于呼吸作用被分解， 故 C 正确；活细胞都能进行呼吸作用，光合作用只能在绿色植物的含叶绿体组织 细胞中进行，故 D 错误。 答案：C 11．解析：光合作用产生的 O2 来源于水的光解，甲试管中没有 H18O2，所以 没有 18O2；乙试管中有 C18O2 和 C5，可得到 C3；丙试管不含 ATP、[H]，所以得不 到葡萄糖和淀粉；乳糖是动物细胞内合成的二糖。 答案：B 12．解析：暗反应发生在叶绿体基质，而 CO2 是暗反应的反应物，因此含 14C 有机物最先出现在叶绿体基质，A 正确；据图分析，A→B，C5 的相对含量逐渐减 小，而 C5 与 CO2 结合生成 C3，因此该段叶肉细胞吸收 CO2 速率增加，B 正确； B→C，叶片叶肉细胞间的 CO2 浓度较高，C5 含量维持基本不变，表示达到了 CO2 饱和点，此时光合速率大于呼吸速率，C 错误；B→C，达到了 CO2 饱和点，叶肉 细胞的光合速率不再增加，D 正确。 答案：ABD 13．解析：分析表格可以得出：黑暗下释放 CO2 速率即植物细胞呼吸速率， 随温度的增加而增大，与温度表现为正相关，A 错误；该植物 30℃与 35℃的真正 光合速率都是 6.5，故光合作用最适宜温度在 30－35℃之间，呼吸速率 35℃时最 大且不一定是细胞呼吸的最适宜温度，故该植物光合作用对温度的敏感性比细胞 呼吸高，B 正确；昼夜不停地光照，该植物生长的最适宜温度是 25℃，因为在此 光照下有机物积累量最多，C 错误；每天交替进行 12 小时光照、12 小时黑暗，温 度均保持在 20℃的条件下，一昼夜净积累量＝表观光合速率－夜间呼吸速率，该 植物积累的有机物为(3.25－1.50)×12＝21mg 最多，D 错误。 答案：ACD 14．解析：e 点时 CO2 的量不再增加，超过 e 点后 CO2 的含量下降，说明此时 光合速率等于细胞呼吸速率，即光合作用吸收的 CO2 量等于细胞呼吸消耗的 O2 的 量。 答案：B 15．解析：(1)光合作用暗反应过程中，五碳化合物与二氧化碳结合生成三碳 化合物(C3)；Rubisco 催化的是暗反应过程中二氧化碳的固定过程，因此 CO2 浓度 升高提高了 Rubisco(催化 CO2 固定的酶)的活性，将直接提高暗反应的速率，从而 提高了光合速率和产量。 (2)根据以上分析已知，随着温室 CO2 浓度的升高，分布在叶绿体类囊体膜上 的光合色素含量增加，吸收的光能增加，促进光反应产生更多的 ATP、NADPH、 O2，最终提高了光合速率和产量。 (3)根据图 2 分析可知，实验组 2 果实的干物质量最大，实验组 1 茎、叶的干 物质量最大，因番茄的产量在于果实的干物质量，因此选用低浓度长时间增施组(实 验组 2)效果更好，本组果实中干物质含量最高。 答案：(1)C3 暗 (2)类囊体膜 光能 ATP、NADPH、 O2 (3)低浓度长时间增施组(实验组 2)效果更好，本组果实中干物质含量最高 16．解析：(1)0～4 时，无光照，光合作用不能进行，但可以进行呼吸作用， 合成 ATP 和[H]；此时段叶绿体内不能合成 ATP 和[H]，暗反应无法进行；10～16 时，在长期干旱条件下，植物为了减少水分的蒸发，关闭气孔，导致 CO2 吸收受 阻。(2)从图 b 中可以看出，正常情况下比长期干旱时有机物的积累量大，所以为 了利于蝴蝶兰的生长应避免长期干旱，又因蝴蝶兰属阴生植物，所以栽培还需适 当遮光。 答案：(1)有 呼吸作用合成 无 叶绿体在无光时不能合成 ATP 和[H] 气孔 关闭 (2)长期干旱(或长期缺水) 遮光 17．解析：(1)为减少实验误差，避免偶然性的发生，实验中需要设置重复组 求平均值； (2)在叶绿体的类囊体薄膜上进行的光反应阶段能够进行水的光解，并伴随 ATP 生成；此外在线粒体基质中进行的有氧呼吸的第二阶段，其过程是丙酮酸与 水一起被彻底分解生成 CO2 和[H]，释放少量的能量，产生少量的 ATP； (3)在 CO2 浓度倍增条件下，因 CO2 浓度升高，使暗反应中的 CO2 固定过程增 强，产生的 C3 增加，进而引起 C3 的还原增强，所以玉米和大豆的净光合速率均 升高；CO2 浓度倍增时，光合速率并未倍增，此时限制光合速率增加的因素可能是 NADPH 和 ATP 的供应限制、固定 CO2 的酶活性不够高、C5 的再生速率不足、有 机物在叶绿体中积累较多等； (4)表中信息显示：无论是大气 CO2 浓度条件下，还是 CO2 浓度倍增条件下， 玉米的蒸腾速率均低于大豆，说明玉米主要通过降低蒸腾速率来提高水分利用效 率。但对于大豆而言，大气 CO2 浓度条件下的净光合速率低于玉米，而 CO2 浓度 倍增条件下的净光合速率却高于玉米，说明大豆主要通过提高净光合速率来提高 水分利用效率； (5)此观点不合理。首先，不能只从光合作用效率可能提高的角度来看待温室 效应，大气 CO2 浓度升高后造成温室效应，会导致大气温度升高、冰川融化、海 平面上升等环境问题。其次，影响光合作用的因素不只是 CO2 浓度，还有光照强 度、温度、水分和酶活性等其他因素。大气 CO2 浓度升高及温度升高，可能使某 些酶的含量和活性降低；高温会引起蒸腾作用增强从而影响水分供应，还会引起 细胞呼吸增强而消耗更多的有机物。因此温室效应不一定提高作物的产量。 答案：(1)减少实验误差，避免偶然性的发生 (2)类囊体薄膜、线粒体基质 (3)CO2 浓度升高使暗反应中 CO2 的固定增强，C3 的还原增强 NADPH 和 ATP 的供应限制、固定 CO2 的酶活性不够高、C5 的再生速率不足、有机物在叶绿 体中积累较多……(写出两点即可) (4)玉米主要通过降低蒸腾速率来提高水分利用效率，大豆主要通过提高净光 合速率来提高水分利用效率 (5)此观点不合理。首先，不能只从光合作用效率可能提高的角度来看待温室 效应，大气 CO2 浓度升高后造成温室效应，会导致大气温度升高、冰川融化、海 平面上升等环境问题。其次，影响光合作用的因素不只是 CO2 浓度，还有光照强 度、温度、水分和酶活性等其他因素。大气 CO2 浓度升高及温度升高，可能使某 些酶的含量和活性降低；高温会引起蒸腾作用增强从而影响水分供应，还会引起 细胞呼吸增强而消耗更多的有机物。因此温室效应不一定提高作物的产量。(其他 合理回答也可)