【生物】2021届新高考一轮复习人教版第二单元专题六　光合作用学案 21页

专题六　光合作用 考点1　光合色素和叶绿体 ‎1.[2019江苏,17,2分] 如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果,样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝藻经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是(　　)‎ A.研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素 B.层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液 C.在敞开的烧杯中进行层析时,需通风操作 D.实验验证了该种蓝藻没有叶绿素b 近几年高考对色素提取的考查有不同角度的创新,如本题将绿叶中色素的提取与蓝藻中色素的提取相结合进行考查,而2017年天津卷第5题将叶绿体和液泡中的色素进行对比考查,预计今后还可能从其他角度进行考查,值得重视。‎ ‎2.[2017全国卷Ⅲ,3,6分]植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是(　　)‎ A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成 B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制 C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示 D.叶片在640~660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的 本题材料来自教材必修1 P99中叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱图,注意叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。如果对教材中的图记忆不准确,不注意挖掘图解细节——类胡萝卜素不吸收红光,就很容易误判A选项。‎ 考点2　光合作用的原理及其应用 ‎3.[2019全国卷Ⅰ,3,6分]将一株质量为20 g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中,一段时间后植株达到40 g,其增加的质量来自于(　　)‎ A.水、矿质元素和空气 B.光、矿质元素和水 C.水、矿质元素和土壤 D.光、矿质元素和空气 本题以人教版教材七年级上册P121海尔蒙特的实验为背景,探究了组成生物体物质的来源、与植物生长有关的细胞代谢活动等,多角度分析细胞代谢与生物生命活动的关系,从而形成生命观念和科学探究等核心素养。‎ ‎4.[2017天津理综,6,6分]某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半,但固定CO2酶的活性显著高于野生型。如图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。叙述错误的是(　　)‎ A.光照强度低于P时,突变型的光反应强度低于野生型 B.光照强度高于P时,突变型的暗反应强度高于野生型 C.光照强度低于P时,限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度 D.光照强度高于P时,限制突变型光合速率的主要环境因素是CO2浓度 近几年高考试题对“影响植物光合速率的环境因素”的考查,已从“单一自变量的影响”向“多自变量的影响”转变,这应该是今后高考重点考查的方向。这样设置考查题目,可充分体现新高考对科学思维和科学探究等核心素养的要求。‎ ‎5.[2018全国卷Ⅱ,30节选,7分]为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性,某同学选取来自树冠不同层的A、B两种叶片,分别测定其净光合速率,结果如图所示。据图回答问题:‎ ‎(1)从图可知,A叶片是树冠　　　　(填“上层”或“下层”)的叶片,判断依据是　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)光照强度达到一定数值时,A叶片的净光合速率开始下降,但测得放氧速率不变,则净光合速率降低的主要原因是光合作用的　　　　反应受到抑制。 ‎ 光合作用是高考的核心知识,且常考常新,近两年更是另辟蹊径,更注重理论联系实际,例如本题通过上下层叶片的遮挡作用考查光照强度对光合作用的影响。如不联系实际,不明白上层叶片可以遮挡下层叶片,则解答本题的难度就会增大。另外,还要认真审题,看清两坐标图纵轴数值不同,否则也容易错答。‎ ‎6.Ⅰ.[2018浙江11月选考,30节选,3分] 在“探究环境因素对光合作用的影响”的活动中,选用某植物幼苗,用含有100 mmol/L NaCl的完全营养液进行培养,测定其光合作用速率和气孔导度,结果如图所示。本实验可推出的实验结论是　　　　　　　　　　　　　　　　。实验中设置了前后自身对照,还可设置　　　　　　　　　　　　作为空白对照。测量光合作用速率的指标除本实验采用的之外,还可采用　　　　　　　　　　(答出两点即可)。 ‎ Ⅱ.[2018浙江4月选考,30节选,6分]在“探究环境因素对光合作用的影响”的活动中,选用某植物A、B两个品种,在正常光照和弱光照下进行实验,部分实验内容与结果见表。‎ 品种 光照处理 叶绿素a含量 ‎(mg/cm2)‎ 叶绿素b含量 ‎(mg/cm2)‎ 类胡萝卜素总含量 ‎(mg/cm2)‎ 光合作用速率 ‎[μmol CO2/(m2·s)]‎ A 正常光照 ‎1.81‎ ‎0.42‎ ‎1.02‎ ‎4.59‎ A 弱光照 ‎0.99‎ ‎0.25‎ ‎0.46‎ ‎2.60‎ B 正常光照 ‎1.39‎ ‎0.27‎ ‎0.78‎ ‎3.97‎ B 弱光照 ‎3.80‎ ‎3.04‎ ‎0.62‎ ‎2.97‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)据表推知,经弱光照处理,品种A的叶绿素总含量和类胡萝卜素总含量较正常光照　　　　。 ‎ ‎(2)表中的光合色素位于叶绿体的　　　　膜中。分别提取经两种光照处理的品种B的光合色素,再用滤纸进行层析分离。与正常光照相比,弱光照处理的滤纸条上,自上而下的第4条色素带变　　　　 ,这有利于品种B利用可见光中较短波长的 ‎　　　　光。 ‎ ‎(3)实验结果表明,经弱光照处理,该植物可通过改变光合色素的含量及其　　　　来适应弱光环境。品种　　　　的耐荫性较高。 ‎ 高考对光合作用相关知识的考查常结合实验或图像进行,主要考查影响光合作用的直接因素和间接因素。本题第Ⅰ题通过气孔导度考查影响光合作用的间接因素,第Ⅱ题结合实验和表格信息考查直接因素——光照强度对光合作用的影响。解答第Ⅱ题的关键是根据实验结果找出弱光处理后品种B的叶绿素a和叶绿素b的含量显著升高,从而判断其更耐荫。‎ ‎7.[2017全国卷Ⅰ,30,9分]植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制,光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。回答下列问题:‎ ‎(1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中,适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低,原因是　　　　　　　　　　　。甲种植物净光合速率为0时,乙种植物净光合速率　　　　(填“大于0”“等于0”或“小于0”)。 ‎ ‎(2)若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中,照光培养一段时间后,发现植物的有氧呼吸增加,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 解答本题的关键是构建数学模型,即将CO2补偿点的相关文字信息转换成甲、乙两种植物的CO2补偿点图形并简单绘出,在此基础上进行解题。从而也落实考查了考生科学思维等核心素养。‎ 专题探究　光合作用和细胞呼吸的综合分析 ‎8.[2018江苏,29,9分]如图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量代谢途径示意图(NADPH指[H]),请回答下列问题:‎ ‎(1)甲可以将光能转变为化学能,参与这一过程的两类色素为　　　　,其中大多数高等植物的　　　　需在光照条件下合成。 ‎ ‎(2)在甲发育形成过程中,细胞核编码的参与光反应中心的蛋白,在细胞质中合成后,转运到甲内,在　　　　(填场所)组装;核编码的Rubisco(催化CO2固定的酶)小亚基转运到甲内,在　　　　(填场所)组装。 ‎ ‎(3)甲输出的三碳糖在氧气充足的条件下,可被氧化为　　　　后进入乙,继而在乙的　　　　(填场所)彻底氧化分解成CO2;甲中过多的还原能可通过物质转化,在细胞质中合成NADPH,NADPH中的能量最终可在乙的　　　　(填场所)转移到ATP中。 ‎ ‎(4)乙产生的ATP被甲利用时,可参与的代谢过程包括　　　　(填序号)。 ‎ ‎①C3的还原　②内外物质运输　③H2O裂解释放O2　④酶的合成 所有涉及光合作用的试题,都直接或间接地考查光合作用过程图解的相关知识,本题也不例外。解答第(4)小题时易漏选①,主要是因为没有注意题目设置的一个前提条件——“乙产生的ATP被甲利用”,可见,打破思维定式,从题目限定条件入手是突破本小题的关键。‎ ‎9.[2018全国卷Ⅲ,29节选,7分]回答下列问题:‎ ‎(2)植物的叶面积与产量关系密切。叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示。由图可知:当叶面积系数小于a时,随叶面积系数增加,群体光合速率和干物质积累速率均　　　　。当叶面积系数超过b时,群体干物质积累速率降低,其原因是　 。 ‎ ‎ (3)通常,与阳生植物相比,阴生植物光合作用吸收与呼吸作用放出的CO2量相等时所需要的光照强度　　　　(填“高”或“低”)。 ‎ 本题通过叶面积系数考查影响光合速率和呼吸速率的内部因素,注重联系实际,体现了学以致用的高考改革思想,落实社会责任这一核心素养的考查。分析题图,以a、b为界线分析a、b前后群体光合速率、群体呼吸速率和群体干物质积累速率的变化是解题的关键。牢记“群体”而不是个体也有助于理解题意。‎ ‎10.[2016全国卷Ⅱ,31,8分]BTB是一种酸碱指示剂。BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2‎ 浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用,进行了如下实验:用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液,并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色,之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中。其中6支加入生长状况一致的等量水草,另一支不加水草,密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。‎ 试管编号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ 水草 无 有 有 有 有 有 有 距日光灯的距离(cm)‎ ‎20‎ 遮光*‎ ‎100‎ ‎80‎ ‎60‎ ‎40‎ ‎20‎ ‎50 min后试管中溶液的颜色 浅绿色 X 浅黄色 黄绿色 浅绿色 浅蓝色 蓝色 ‎*遮光是指用黑纸将试管包裹起来,并放在距日光灯100 cm的地方。‎ 若不考虑其他生物因素对实验结果的影响,回答下列问题:‎ ‎(1)本实验中,50 min后1号试管的溶液是浅绿色,则说明2至 7号试管的实验结果是由　　　　　　　　　引起的;若1号试管的溶液是蓝色,则说明2至7号试管的实验结果是　　　　　　(填“可靠的”或“不可靠的”)。 ‎ ‎(2)表中X代表的颜色应为　　　(填“浅绿色”“黄色”或“蓝色”),判断依据是　　　　　。 ‎ ‎(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化,说明在此条件下水草　 。 ‎ 结合实验考查光合作用和呼吸作用的关系是高考常见的题型。解答此类试题首先要根据实验目的判断自变量、因变量和无关变量,然后通过比较实验组和对照组的结果,分析自变量和因变量的关系,写出实验结论。如根据“距日光灯的距离”可以判断本实验的自变量为光照强度,进而再据题意作答。‎ ‎ 考点1　光合色素和叶绿体 ‎ 考法1 光合色素的种类、功能及提取实验分析 命题角度1　色素的种类、吸收光谱与功能 考情回顾 ‎ ‎1.[2019全国卷Ⅲ,T29(1)节选]叶绿体中含氮的光合色素是叶绿素。‎ ‎2.[2019浙江4月选考,T30(2)节选]分析叶绿素a的吸收光谱可知,其主要吸收可见光中的蓝紫光和红光。环境条件会影响叶绿素的生物合成,如秋天叶片变黄的现象主要与低温抑制叶绿素的合成有关。‎ ‎3.[2018全国卷Ⅲ,T29(1)]高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的类囊体膜上,该物质主要捕获可见光中的蓝紫光和红光。‎ ‎4.[2017海南,T10C]若将叶绿体置于蓝紫光下,则不会有氧气产生(×)[提示:叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光,用于光合作用]。‎ ‎5.[2017天津理综,T5A、B](题干信息:叶绿体中的色素为脂溶性,液泡中紫红色的花青苷为水溶性。以月季成熟的紫红色叶片为材料,下列实验无法达到目的的是)用无水乙醇提取叶绿体中的色素(√)[提示:月季叶绿体中含有的叶绿素和类胡萝卜素为脂溶性,能溶于有机溶剂,故可用无水乙醇提取叶绿体中的色素];用水做层析液观察花青苷的色素带(√)[提示:月季成熟的紫红色叶片中含有的花青苷能溶于水,可用水作为层析液观察花青苷的色素带]。‎ ‎6.[2016全国卷Ⅱ,T4C、D]通常,红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用(×)[提示:光合作用所利用的光都是可见光];黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由叶绿素合成受阻引起的(√)。‎ ‎1 [2019海南,9,2分]下列关于高等植物光合作用的叙述,错误的是 A.光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能 B.红光照射时,胡萝卜素吸收的光能可传递给叶绿素a C.光反应中,将光能转变为化学能需要有ADP的参与 D.红光照射时,叶绿素b吸收的光能可用于光合作用 光合作用的暗反应阶段不能直接利用光能,需要利用光反应阶段形成的[H]和ATP,A正确;胡萝卜素不能吸收红光,B错误;光反应中,将光能转变为ATP中活跃的化学能,需要有ADP和Pi及ATP合成酶的参与,C正确;红光照射时,叶绿素b吸收的光能可用于光合作用,光能可以转变为ATP中活跃的化学能,D正确。‎ B 命题角度2　绿叶中色素的提取与分离 考情回顾 ‎ ‎1.[2019浙江4月选考,T30(2)节选]在“光合色素的提取与分离”活动中,提取新鲜菠菜叶片的色素并进行分离后,滤纸条自上而下两条带中的色素合称为类胡萝卜素。‎ ‎2.[2018全国卷Ⅱ,30(3)]若要比较A、B两种新鲜叶片中叶绿素的含量,在提取叶绿素的过程中,常用的有机溶剂是无水乙醇。‎ ‎3.[2016全国卷Ⅱ,T4A]叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中(√)。‎ ‎2 [2016江苏,17,2分]下列用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述,正确的是 A.应该在研磨叶片后立即加入CaCO3,防止酸破坏叶绿素 B.即使菜叶剪碎不够充分,也可以提取出4种光合作用色素 C.为获得10 mL提取液,研磨时一次性加入10 mL乙醇研磨效果最好 D.层析完毕后应迅速记录结果,否则叶绿素条带会很快随溶剂挥发消失 提取色素时,应在研磨前加入CaCO3,防止酸破坏叶绿素,A项错误;菜叶剪碎不够充分,提取的滤液中色素的含量少,分离结果中色素带变窄,但分离得到的色素种类不变,B项正确;在研磨时分次加入10 mL乙醇比一次性加入10 mL乙醇的效果好,C项错误;层析完毕后应迅速记录结果的原因是叶绿素在光下容易分解,并不是叶绿素会随溶剂挥发消失,D项错误。‎ B ‎　1.[2019四川雅安模拟]下列有关图中曲线的叙述,正确的是 (　　)‎ A.“绿叶中色素的提取和分离”实验中,四种光合色素均可用层析液提取 B.光合色素在层析液中的溶解度越高,在滤纸条上扩散速度越慢 C.光照由450 nm转为550 nm后,叶绿体类囊体薄膜上的ATP产量将会增多 D.光照由550 nm迅速转为670 nm后,短时间内叶绿体中C3的含量将会减少 ‎ 考点2　光合作用的原理及其应用 ‎ 考法2 光合作用过程的综合分析 命题角度3　光反应和暗反应的过程分析 ‎3 [2015安徽理综,2,6分]如图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图,下列叙述正确的是 A.CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能 B.CO2可直接被[H]还原,再经过一系列的变化形成糖类 C.被还原的C3在有关酶的催化作用下,可再形成C5‎ D.光照强度由强变弱时,短时间内C5含量会升高 ‎ 在C3的还原过程中存在ATP中活跃的化学能转变为有机物中稳定化学能的过程,故A项错误;结合题图可知,CO2在与C5结合后生成C3的情况下才能被ATP和[H]还原,故B项错误;依图示,C3还原过程中,在生成(CH2O)的同时,伴随着C5的形成,故C项正确;当光照强度减弱时,[H]和ATP的生成量减少,C5的合成量减少,但其仍然通过CO2的固定过程被消耗,因此短时间内C5含量减少,故D项错误。‎ C 命题角度4　环境因素骤变对光合作用中物质含量变化的影响 ‎4 [2016天津理综,2,6分]在适宜反应条件下,用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质,组合正确的是 A.红光,ATP下降 B.红光,未被还原的C3上升 C.绿光,[H]下降 D.绿光,C5上升 ‎(1)挖掘题干关键信息:改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射、瞬间发生变化的物质。(2)规划解题思路:根据光源的改变→推导光能的吸收量→光反应产物([H]和ATP)的变化→暗反应过程中物质含量的变化。‎ 叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光等可见光,吸收的绿光很少。将白光改为光照强度相同的红光,光反应增强,叶绿体内产生的ATP和[H]增多,C3的还原加快,此时CO2的固定仍以原来的速率进行,导致未被还原的C3减少,故A、B项错误;将白光改为光照强度相同的绿光,光反应减弱,短时间内叶绿体内产生的ATP和[H]减少,而C3的还原仍以原来的速率消耗[H]和ATP,则短时间内[H]含量会下降,故C项正确;[H]和ATP的减少必然会导致C3还原生成C5减慢,此时CO2的固定仍以原来的速率消耗C5,则短时间内C5的含量会下降,故D项错误。‎ C ‎　2.[6分]在光照等适宜的条件下,将培养在CO2浓度为1%的环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中,其叶片暗反应中C3和C5相对浓度的变化趋势如图。回答下列问题:‎ ‎(1)图中物质A是　　　　(填“C3”或“C5”)。 ‎ ‎(2)将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后,物质B浓度升高的原因是　 。 ‎ ‎(3)CO2浓度为0.003%时,该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的　　　　　(填“高”或“低”),其原因是　　　　　。 ‎ 考法3 影响光合作用的因素和应用分析 命题角度5　内部因素对光合速率的影响 ‎5 [2015江苏,27,8分]为了研究2个新育品种P1、P2幼苗的光合作用特性,研究人员分别测定了新育品种与原种(对照)叶片的净光合速率、蛋白质含量和叶绿素含量,结果如图所示。请回答下列问题。‎ 图1　‎ 图2‎ ‎(1)图1的净光合速率是采用叶龄一致的叶片,在　　　　相同的实验条件下,测得的单位时间、单位叶面积　　　　的释放量。 ‎ ‎(2)光合作用过程中,CO2与C5结合生成　　　　,消耗的C5由　　　　经过一系列反应再生。 ‎ ‎(3)由图可知,P1的叶片光合作用能力最强,推断其主要原因有:一方面是其叶绿素含量较高,可以产生更多的　　　　;另一方面是其蛋白质含量较高,含有更多的　 。 ‎ ‎(4)栽培以后,P2植株干重显著大于对照,但籽实的产量并不高,最可能的生理原因是　 。 ‎ ‎(1)叶龄属于影响光合速率的内在因素,温度、CO2浓度和光照强度等属于影响光合速率的环境因素。由图1可知自变量是温度,CO2浓度和光照强度属于无关变量,应保持相同且适宜。可用单位时间、单位叶面积的O2释放量来代表净光合速率。(2)在光合作用的暗反应阶段,CO2与C5结合生成的C3被[H]还原,该还原过程同时会再生成一定量的C5。(3)图2显示,P1叶片中叶绿素含量较高,能吸收更多的光能,生成更多的[H]和ATP;同时P1叶片中蛋白质含量也较高,含有更多的参与光合作用的酶,这两方面导致P1叶片光合作用的能力较强。(4)P2植株的干重(有机物)较大但籽实的产量并不高,可能的原因是P2植株的光合作用能力较强,‎ 但其向籽实运输的有机物量较少。‎ ‎(1)光照强度、 CO2浓度　O2　(2)C3　C3　(3)[H]和ATP　参与光合作用的酶　(4)P2光合作用能力强,但向籽实运输的光合产物少 命题角度6　外部因素对光合速率的直接影响(热点角度)‎ ‎6 [2016全国卷Ⅰ,30,8分] 为了探究生长条件对植物光合作用的影响,某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组,置于人工气候室中,甲组模拟自然光照,乙组提供低光照,其他培养条件相同。培养较长一段时间(T)后,测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量),光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题:‎ ‎ (1)据图判断,光照强度低于a时,影响甲组植物光合作用的限制因子是　　　　　　　。 ‎ ‎(2)b光照强度下,要使甲组的光合作用强度升高,可以考虑的措施是提高　　　　　　(填“CO2浓度”或“O2浓度”)。 ‎ ‎(3)播种乙组植株产生的种子,得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后,再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度,得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(1)当光照强度低于a时,甲组植物的光合作用强度随光照强度的增大而增大,因此甲组植物光合作用的限制因子是光照强度。(2)b光照强度下,甲组植物的光合作用强度不再随光照强度的增大而增大,说明此时限制光合作用的因素不是光照强度,应是CO2浓度或温度,因此要提高甲组的光合作用强度,可以考虑的措施是适当提高CO2浓度。(3)由题图可知,经处理后乙组的最大光合速率明显低于甲组;若是由遗传物质改变造成的,则可遗传给子代,即子代在甲组条件下光合速率应低于甲组;若是由低光照引起的,遗传物质不变,则子代在甲组条件下光合速率应与甲组相同。当把乙组植株产生的种子种植在与甲组相同的条件下时,其光合作用曲线与甲组的相同,说明乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的,而非遗传物质的改变造成的。‎ ‎(1)光照强度　(2)CO2浓度　(3)乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的,而非遗传物质的改变造成的 名师点睛　在外界因素影响光合作用强度的曲线中,达到饱和点前,主要限制因素是横坐标所代表的因素;达到饱和点之后,主要的限制因素是除横坐标所代表的因素之外的其他因素。有时也有例外,如本题中光照强度为b时,限制乙组光合作用强度的因素不能按常规思路认为是“除横坐标所代表的因素之外的其他因素”,而是引起两曲线之间差异的因素——光照强度。‎ 母题变式·探究核心素养新命题 ‎1.[科学思维——分析与推断](1)图中光合作用强度指净光合作用强度(填“总光合作用强度”或“净光合作用强度”)。‎ ‎(2)当光照强度为a时,乙组植株叶肉细胞中产生[H]的结构有细胞质基质、线粒体和叶绿体。‎ ‎2.[科学思维——模型与建模]如果将题中甲组曲线改为CO2浓度为1%,乙组曲线改为CO2浓度为0.03%,如图所示,据图分析回答问题:‎ ‎(1)ab段影响光合作用强度的主要因素是光照强度,判断依据是随光照强度的增大,光合作用强度增大。‎ ‎(2)曲线中d点突然转向b点时,短时间内叶绿体中C5浓度降低(填“升高”或“降低”),原因是CO2浓度突然增大,短时间内C5的消耗速率增大,但合成速率不变。‎ ‎　3.[2020辽宁五校联考]将某植物放在透明密闭容器内,给予不同的光照条件,定时检测密闭容器中CO2含量,下列说法错误的是 (　　)‎ 时间(s)‎ CO2含量(mg)　　　　　　　‎ 条件　　　　　　　　　‎ ‎0‎ ‎50‎ ‎100‎ ‎150‎ 黑暗 ‎340‎ ‎347‎ ‎354‎ ‎361‎ 遮光75%‎ ‎340‎ ‎342‎ ‎344‎ ‎346‎ 遮光25%‎ ‎340‎ ‎332‎ ‎324‎ ‎316‎ 全光照 ‎340‎ ‎336‎ ‎332‎ ‎328‎ A.不同组别的温度必须相同 B.本实验中该植物生长的适宜光照条件是遮光25%‎ C.在遮光75%的条件下,光照强度是限制该植物光合作用的主要因素 D.100~150 s全光照条件下植物固定CO2的总量为4 mg 命题角度7　外部因素对光合速率的间接影响(热点角度)‎ ‎7 [2019全国卷Ⅰ,29,12分]将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理,该植物根细胞中溶质浓度增大,叶片中的脱落酸(ABA)含量增高,叶片气孔开度减小。回答下列问题。‎ ‎(1)经干旱处理后,该植物根细胞的吸水能力　　　　　　。 ‎ ‎(2)与干旱处理前相比,干旱处理后该植物的光合速率会　　　　　　,出现这种变化的主要原因是　  　。 ‎ ‎(3)有研究表明:干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的,而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料,设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。‎ 本题的难点是实验设计,要设计实验验证干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的,而是由ABA引起的,需要设置两组实验:一是证明干旱条件下植物气孔开度变化不是缺水引起的,二是证明干旱条件下植物气孔开度减小是ABA引起的。‎ ‎(1)经干旱处理后,根细胞的溶质浓度增大,细胞内渗透压增大,对水分子吸引力增大,植物根细胞的吸水能力增强。(2)据题干条件可知干旱处理后该植物的叶片气孔开度减小,导致叶片细胞吸收CO2减少,暗反应减弱,因此光合速率会下降。(3)根据题意分析可知,实验目的为验证干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的,而是由ABA引起的,故实验应分为两部分:①证明干旱条件下植物气孔开度变化不是缺水引起的;②证明干旱条件下植物气孔开度减小是由ABA引起的。该实验材料为ABA缺失突变体植株(不能合成ABA),自变量应分别为①正常条件和缺水环境、②植物体中ABA的有无,因变量均为气孔开度变化,据此设计实验。①取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度,经干旱处理后,再测定气孔开度,预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。可说明缺水环境不影响ABA缺失突变体植株气孔开度变化,即干旱条件下植物气孔开度变化不是由缺水引起的。②将上述经干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组,在干旱条件下,一组进行ABA处理,另一组作为对照组,一段时间后,分别测定两组的气孔开度,预期结果是ABA处理组气孔开度减小,‎ 对照组气孔开度不变。可说明干旱条件下植物气孔开度减小是由ABA引起的。‎ ‎(1)增强　(2)降低　气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少　(3)实验思路:取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度,经干旱处理后,再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组,在干旱条件下,一组进行ABA处理,另一组作为对照组,一段时间后,分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小,对照组气孔开度不变。‎ 考点扫描　　 以新情境信息考查影响光合作用的因素 影响光照强度的新情境 ‎2018全国卷Ⅱ第30题,研究树冠上、下层叶片的光合速率随光照强度变化而变化的情况 ‎2018全国卷Ⅰ第30题,研究了合理密植与作物增产的问题,同时探究了适于种植在林下的植物所应具备的特点 ‎2018浙江4月选考第30题则研究了光照强度对不同植物中色素合成的影响等 影响二氧化碳吸收速率的新情境 ‎2016四川卷第5题研究了胞间CO2浓度与光合速率的关系 ‎2017全国卷Ⅰ第30题研究了密闭容器中两种植物光合速率变化问题,其实质是随着光合作用的持续进行,二氧化碳浓度在持续减小,进而影响光合速率 ‎2016全国卷Ⅲ第29题,探究了影响光合作用的主要因素是温度还是空气湿度 ‎　4.[2020山西太原名校模拟,10分]研究人员利用番茄研究高温下空气湿度对番茄光合作用的影响。研究人员在每天10:00~16:00设置三个空气湿度处理,即高湿度(70%)、中湿度(55%)、低湿度(40%),实验期间平均温度为35 ℃,分别测量处理7天和14天的实验数据,实验结果如表:‎ 处理时间(d)‎ 湿度处理 净光合速率(μmol·m-2·s-1)‎ 气孔导度(mol·m-2·s-1)‎ 胞间CO2浓度(μmol·mol-1)‎ 气孔限制值 ‎7‎ 低 ‎5.22‎ ‎0.21‎ ‎361‎ ‎0.115‎ 中 ‎7.27‎ ‎0.52‎ ‎394‎ ‎0.063‎ 高 ‎9.76‎ ‎0.30‎ ‎381‎ ‎0.072‎ ‎14‎ 低 ‎1.68‎ ‎0.07‎ ‎421‎ ‎0.085‎ 中 ‎2.07‎ ‎0.04‎ ‎383‎ ‎0.167‎ 高 ‎4.43‎ ‎0.11‎ ‎377‎ ‎0.154‎ ‎*气孔限制值=1-胞间CO2浓度/空气中CO2浓度。‎ ‎(1)CO2会参与光合作用的　　　　反应, CO2需要与　　　　反应而被固定。 ‎ ‎(2)通过分析处理7 d的数据可知,空气湿度较低时,气孔导度较　　　　,胞间CO2浓度较小,推测此时净光合作用速率较低的原因是　 。 ‎ ‎(3)进一步研究不同湿度下的叶温发现,高湿度组叶温要显著低于低湿度组。处理14 d 时,高湿度组相较于低湿度组的胞间CO2浓度降低,气孔限制值增大。这说明湿度增大,除了气孔导度增大,有利于相关气体的吸收以外,还增强了　　　　　　　　　,从而促进光合速率的提高。  ‎ ‎(4)根据以上实验结果分析,在农业生产中可以通过　　　　来降低“光合午休”现象。 ‎ 题型剖析2 借助其他学科思想,解答光合作用曲线题 ‎1.借助“三角形”的面积快速判断关键点的移动 ‎8 [2019安徽六安联考改编] 将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室中,调节小室CO2浓度,在较低的光照强度下测定叶片光合作用的强度(以CO2吸收速率表示),测定结果如图。下列相关叙述正确的是 A.如果光照强度适当降低,a点左移,b点左移 B.如果光照强度适当降低,a点左移,b点右移 C.如果光照强度适当增强,a点右移,b点右移 D.如果光照强度适当增强,a点左移,b点右移 本题是在较低光照强度下测定的叶片光合作用的强度,图中的a表示该植物的CO2补偿点,b表示CO2饱和点。当光照强度适当降低时,净光合作用积累有机物的量减少,“三角形abc”的面积减小,因此a点沿横轴右移,b点左移;当光照强度适当增强时,净光合作用积累有机物的量增大,“三角形abc”的面积增大,因此a点沿横轴左移,b点右移。‎ D 一题多解　借助数学模型快速解决b点的移动问题:光照增强→单位时间利用的CO2量增多→达到饱和时,单位时间对CO2需求量增多→b点右移→反映在图中表现为“三角形”面积增大;若光照减弱,则b点左移,反映在图中表现为“三角形”面积减小。‎ ‎2.巧用“模型构建法”解读数学模型 ‎9 [2019黑龙江哈尔滨师大附中期中]图1表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时(其他条件不变且适宜),单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化,图2表示叶肉细胞中叶绿体和线粒体两种细胞器间的气体交换,请回答下列问题。‎ 图1‎ 图2‎ ‎(1)除图中所示条件外,影响光合作用的外界因素还有　　　　(至少回答两点)。 ‎ ‎(2)水稻叶肉细胞的呼吸作用强度(用CO2产生量表示)为　　　　个单位。光照强度为b、c时,可分别用图2中的　　　　 、‎ ‎　　　　表示。 ‎ ‎(3)若光照强度长期为c,该绿色植物　　　　 (填“能”或“不能”)正常生长,请说明理由:　 。 ‎ ‎(1)图中研究的是不同光照强度对光合作用的影响,另外影响光合作用的因素还有温度、CO2浓度等。(2)图1中光照强度为a时没有O2产生,故此时叶肉细胞只进行细胞呼吸,呼吸作用强度为 6个单位。光照强度为b时,呼吸作用强度是光合作用强度的2倍,即光合作用强度小于呼吸作用强度,可对应图2中丙图;光照强度为c时,O2产生总量等于呼吸作用释放的CO2量,即光合作用强度等于呼吸作用强度,可用图2中的乙表示。(3)光照强度为c时,叶肉细胞的光合作用强度等于呼吸作用强度,但其他部位细胞进行呼吸作用消耗有机物,所以若光照强度长期为c,该绿色植物不能正常生长。‎ ‎(1)温度、CO2浓度等(答出两点即可)　(2)6　丙　乙　(3)不能　光照强度为c时,叶肉细胞的光合作用强度等于呼吸作用强度,但其他部位细胞进行呼吸作用消耗有机物,所以若光照强度长期为c,该绿色植物不能正常生长 素养提升　　　　　 科学思维之模型与建模 构建数学模型研究光合作用强度与其影响因素之间的关系是最常见的试题。解答此类试题,需要灵活运用数学思想,构建新的数学模型(添加辅助线),使复杂问题简单化、隐含条件明朗化,从而大大提升科学思维这一核心素养。如解答本题时,通过做辅助线构建数学模型,可以直观比较四种光照强度下光合速率与细胞呼吸速率的大小(如图所示)。‎ ‎3.利用函数的增减性,分析影响光合作用强度的因素 ‎10 [2018全国卷Ⅰ,30,9分]甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题:‎ ‎(1)当光照强度大于a时,甲、乙两种植物中,对光能的利用率较高的植物是　　　　。 ‎ ‎(2)甲、乙两种植物单独种植时,如果种植密度过大,那么净光合速率下降幅度较大的植物是　　　　,判断的依据是　　　　　　。 ‎ ‎(3)甲、乙两种植物中,更适合在林下种植的是　　　　。 ‎ ‎(4)某植物夏日晴天中午12:00时叶片的光合速率明显下降,其原因是进入叶肉细胞的　　　　(填“O2”或“CO2”)不足。 ‎ 解答本题的关键在于依据题图分析出乙种植物的光饱和点及光补偿点都比甲低,在光照强度较低时乙更具有生长优势。‎ ‎(1)由题图可知,乙的光饱和点及光补偿点都比甲低,因此对于甲、乙两种植物,在光照强度较低时乙更具有生长优势。当光照强度大于a时,甲种植物光合作用强度高于乙种植物,因此甲种植物对光能的利用率较高。(2)根据曲线图可知,甲种植物的光饱和点较高,且随光照强度增大,甲种植物净光合速率变化的幅度较大。当甲、乙两种植物单独种植时,如果种植密度过大,植株接受的光照强度减弱,甲种植物净光合速率下降幅度较大。(3)乙种植物的光补偿点较低,所以更适合在光照较弱的林下种植。(4)夏日晴天中午温度过高,气孔部分关闭,因此进入叶肉细胞的CO2不足,叶片的光合速率明显下降。 ‎ ‎(1)甲　(2)甲　光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大,种植密度过大,植株接受的光照强度减弱,导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大　(3)乙　(4)CO2‎ 教材深挖　本题第(4)问取材于教材必修1P106拓展题的第1题,分析教材图中曲线,在夏季晴朗的白天,7~10时光合作用强度不断增强,这是因为在一定温度和二氧化碳供应充足的情况下,一定范围内光合作用的强度是随着光照强度增强而增强的;在12时左右光合作用强度明显减弱,是因为此时温度很高,蒸腾作用很强,气孔大量关闭,二氧化碳供应减少,导致光合作用强度明显减弱。14~17时光合作用强度不断下降的原因是此时光照强度不断减弱。‎ 专题探究1 　光合作用与细胞呼吸的综合分析 突破点1　光合作用与呼吸作用的区别与联系 ‎11 [2017全国卷Ⅱ,29,9分]如图是某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。‎ 据图回答下列问题:‎ ‎(1)图中①、②、③、④代表的物质依次是　　　　　　、　　　　　　、　　　　　　、　　　　　　,[H]代表的物质主要是　　　　　　。 ‎ ‎(2)B代表一种反应过程,C代表细胞质基质,D代表线粒体,则ATP合成发生在A过程,还发生在　　　　(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。 ‎ ‎(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精,出现这种情况的原因是　　　　　　　　。 ‎ ‎(1)由分析可知,图中①表示光合作用光反应阶段水光解的产物O2;②是生成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)的反应物NADP+;③是生成ATP的原料ADP+Pi;④代表光合作用暗反应阶段参与固定CO2的物质C5;图中[H]代表的物质是呼吸作用过程中的还原型辅酶Ⅰ(NADH)。(2)细胞中生成ATP的场所除叶绿体外还有细胞质基质(C)和线粒体(D)。(3)细胞质基质中的丙酮酸可以转化成酒精的原因是植物细胞缺氧,导致细胞进行无氧呼吸。‎ ‎(1)O2　NADP+　ADP+Pi　C5　NADH(或还原型辅酶Ⅰ)　(2)C和D　(3)在缺氧条件下进行无氧呼吸 解后反思　 高考不放弃对教材中边角易漏知识的考查 ‎　　本题图是教材必修1 P103图5-15和P93图5-9两图的合并,只要清楚教材图解中的各物质,解答本题就很容易。另外,光合作用与细胞呼吸的场所、过程、原料、条件等虽不同,‎ 但二者可通过物质和能量紧密联系在一起。解答本类试题时应结合教材图解准确获取图示中物质转化信息,并据此分清光合作用与细胞呼吸各阶段,从而作出正确的分析和解答。注意本题易错易混点为[H],呼吸作用中的[H]为还原型辅酶I(NADH),光合作用中的[H]为还原型辅酶Ⅱ(NADPH),二者不是同一物质。本知识点出现在教材必修1 P94和P103的旁栏中,属于教材上的边角易漏知识。‎ ‎　5.[2020四川五校联考]如图是[H]随化合物在生物体内的部分转移过程,下列对其分析不正确的是 (　　)‎ A.[H]经①→②转移到葡萄糖,光反应产生的[H]用于暗反应C3的还原 B.③→④依次在细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜上进行 C.不能产生[H]的过程有②④‎ D.能产生ATP的过程只有③④‎ 突破点2　开放和密闭环境中CO2、O2含量昼夜变化状况分析 ‎12 某生物研究小组在密闭恒温玻璃温室内进行植物栽培实验,连续48小时测定温室内CO2浓度及植物的CO2吸收速率,得到如图所示曲线(整个过程呼吸速率恒定),据图分析正确的是 A.图中植物呼吸速率与光合速率相等的时间点有3个 B.绿色植物吸收CO2速率达到最大的时间是第45小时 C.实验开始的前24小时比后24小时的平均光照强度弱 D.实验全过程叶肉细胞内产生ATP的场所只有线粒体和叶绿体 图中CO2吸收速率曲线是在恒温密闭环境中测得的,当吸收速率为零时,呼吸速率与光合速率相等,表示植物不从外界吸收CO2。根据题图可知呼吸速率与光合速率相等的点有4个,分别在第6、18、30、42小时,A错误。据曲线分析,CO2吸收速率最大时对应的时间是第36小时,B错误。由曲线图可以看出,前24小时比后24小时的平均CO2吸收速率低,因此,前24小时比后24小时的平均光照强度弱,C正确。实验全过程叶肉细胞内产生ATP的场所包括细胞质基质、线粒体和叶绿体,D错误。‎ C ‎　6.将小球藻放在密闭的玻璃罩内,置于室外进行培养,假定玻璃罩内小球藻的生理状态与自然环境中相同。得到实验结果如图所示。下列有关说法错误的是 (　　)‎ ‎　　　　　　 甲 乙 丙 A.图乙中的C点对应图甲中的C点,此时细胞内的气体交换状态对应图丙中的①‎ B.图甲中的F点对应图乙中的H点,此时细胞内的气体交换状态对应图丙中的③‎ C.到达图乙中的D点时,玻璃罩内CO2浓度最高,此时细胞内气体交换状态对应图丙中的③‎ D.经过这一昼夜,小球藻体的有机物含量会增加 突破点3　光合速率与呼吸速率的辨析及相关计算 ‎13 如表所示是对甲、乙两种高等植物设计实验所测得的相关数据(温度和CO2浓度等条件均相同且适宜)。请分析表格数据回答下列问题:‎ 光合速率与呼吸速率相等时的光照强度(klx)‎ 光合速率达到最大值时的最小光照强度(klx)‎ 光合速率达到最大值时CO2吸收速率[mg/(100 cm2·h)]‎ 黑暗条件下CO2释放速率 ‎[mg/(100 cm2·h)]‎ 甲植物 ‎1‎ ‎3‎ ‎12‎ ‎6‎ 乙植物 ‎3‎ ‎9‎ ‎30‎ ‎14‎ ‎(1)本实验的自变量是　　 　　。 ‎ ‎(2)甲、乙两植物相比,　　　　植物更适合在较强光照下生长。 ‎ ‎(3)当光照强度为1 klx时,乙植物的光合速率　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)呼吸速率,若将甲植物从光照强度为1 klx的环境中移至光照强度为3 klx的环境中,甲植物光合作用所需CO2来源于　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)当光照强度为3 klx时,与乙植物相比较,甲植物的实际光合速率较　　　(填“大”或“小”),此时甲、乙两植物固定CO2速率的差为　　　mg/(100 cm2·h)。 ‎ 据表分析,光合速率和呼吸速率相等时的光照强度为光补偿点,光合速率达到最大值时的最小光照强度为光饱和点。光合速率达到最大值时的CO2吸收速率可反映净光合速率,黑暗条件下CO2释放速率代表呼吸速率。据此分析作答。‎ ‎(1)由题意知,该实验的自变量是光照强度和植物的种类,适宜的温度和一定CO2浓度属于无关变量。(2)由于乙植物的光补偿点和光饱和点较高,因此乙植物更适合在较强光照下生长。(3)表格中数据显示,乙植物的光补偿点为3 klx,因此当光照强度为1 klx时,乙植物的光合速率小于呼吸速率。若将甲植物从光照强度为1 klx的环境中移至光照强度为3 klx的环境中,光照强度增大,光合速率大于呼吸速率,因此甲植物光合作用所需的CO2来源于进行呼吸作用的细胞的线粒体和外界。(4)当光照强度为 ‎3 klx时,甲植物的实际光合速率是12+6=18[mg/(100 cm2·h)],该光照强度是乙植物的光补偿点,乙植物实际光合速率是 ‎14 mg/(100 cm2·h),所以与乙植物相比,甲植物的实际光合速率较大;此时甲、乙两植物固定CO2速率的差为18-14=4[mg/(100 cm2·h)]。‎ ‎(1)光照强度、植物种类　(2)乙　(3)小于　进行呼吸作用的细胞的线粒体和环境(气孔吸收的)　(4)大　4‎ ‎　7.植物的光合作用受CO2浓度、温度与光照强度的影响。如图为在一定CO2浓度和适宜温度条件下,测定某植物叶片在不同光照条件下的净光合作用速率,单位为mg/(100 cm2·h)。下列有关说法错误的是 (　　)‎ A.在a点所示条件下,该植物的叶肉细胞内能够产生ATP的部位只有线粒体 B.该植物叶片的呼吸速率可表示为5 mg/(100 cm2·h)‎ C.在一昼夜中,将该植物叶片置于c点对应的光照强度条件下11小时,其余时间置于黑暗中,则每100 cm2叶片一昼夜中CO2的净吸收量为45 mg D.已知该植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃。若将温度提高到30 ℃的条件下(原光照强度和CO2浓度不变),则图中b点将右移,c点将下移 突破点4　植物光合速率与呼吸速率的常用测定方法 ‎14 [2019湖南湖北十二校联考]研究小组同学研究某湖泊中X深度的生物光合作用和有氧呼吸时,设计了如下操作:‎ ‎①取三个相同的透明玻璃瓶并标号a、b、c,将a瓶用不透光的黑布包起来;‎ ‎②将a、b、c三个瓶子均在湖中X深度取满水,并测定c瓶水中的溶氧量;‎ ‎③将a、b两瓶密封后再沉入X深度水体中,24小时后取出;‎ ‎④测定a、b两瓶水中的溶氧量,三个瓶子的测量结果如图所示。‎ 则关于24小时内X深度水体中生物光合作用和有氧呼吸情况的分析正确的是 A.光合作用产生的氧气量为k-v B.光合作用产生的氧气量为k-w C.有氧呼吸消耗的氧气量为k-v D.有氧呼吸消耗的氧气量为v ‎ 分析操作步骤可知,c瓶为对照,测量的是实验前每瓶中的溶氧量,即原溶氧量=w;a瓶用不透光的黑布包起来,其内生物只能进行呼吸作用,测量的值为原溶氧量与有氧呼吸消耗的氧气量之差,即有氧呼吸消耗的氧气量=w-v;b瓶内的植物能进行光合作用,同时能进行呼吸作用,测量的结果为光合作用产生的氧气量-有氧呼吸消耗的氧气量+原溶氧量的值,即光合作用产生的氧气量=k-w+(w-v)=k-v,A正确、B错误。根据以上分析可知,c瓶中的溶氧量为初始溶氧量,a瓶用不透光的黑布包起来,则其中生物只能进行有氧呼吸,因此有氧呼吸消耗的氧气量为w-v,C、D错误。‎ A ‎15 [2019陕西宝鸡联考]科学探究是研究生物学的重要方法。为了探究绿色植物的呼吸作用和光合作用,某生物兴趣小组的同学在老师指导下设计了图甲所示的装置,图乙为C装置中叶片在夏季晴朗的一天内呼吸作用和光合作用的变化曲线。请据图回答下列问题(氢氧化钠溶液具有吸收二氧化碳的作用)。‎ 甲 乙 ‎(1)为了确保实验的科学性,该兴趣小组的同学对图甲中的叶片先进行一定时间的暗处理,这样做的目的是　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)图甲所示的实验设计能探究　　　　　　　(至少写两个)等因素对光合作用的影响。 ‎ ‎(3)D装置弯玻璃管中红墨水的移动方向是　　　　(填“向左”“向右”或“不动”)。图乙中的曲线　　　　与D装置内叶片的生理活动相对应。 ‎ ‎(4)对图甲C装置中的叶片进行脱水称重,欲使得到的质量最大,结合图乙中的曲线分析,应选择　　　　(填图中字母)时左右摘取叶片。 ‎ ‎(1)“进行一定时间的暗处理”时,无光照,植物只进行呼吸作用而不能进行光合作用,这样可以将叶片中原来储存的营养物质消耗尽,以免原有营养物质对实验结果造成影响。(2)图甲中,对A叶片的处理是割断主叶脉,导管被切断,这样A叶片的左端部分就得不到从根运输来的水分,因此,A叶片的左端和右端部分就形成以是否有水供应为自变量的对照实验;B装置中没有光照,C装置中有光照,二者唯一不同的是有无光照,可用作以光为自变量的对照实验;D装置中有氢氧化钠溶液(吸收二氧化碳),造成瓶中没有二氧化碳,因此C装置和D装置唯一不同的是有无二氧化碳,可作为以二氧化碳为自变量的对照实验。因此,图甲所示的实验设计能探究水、光照、二氧化碳等因素对光合作用的影响。(3)D装置中叶片进行呼吸作用吸收氧气、释放二氧化碳,而释放的二氧化碳被氢氧化钠溶液吸收了,导致D装置中气体减少,气压降低,因此D装置弯玻璃管中红墨水的移动方向是向左。结合题干信息“图乙为C装置中叶片在夏季晴朗的一天内呼吸作用和光合作用的变化曲线”分析图乙,曲线Ⅰ有活动强度为0的时间段,由于光合作用在有光条件下才能进行,无光条件下不能进行,故曲线Ⅰ表示光合作用的变化曲线,曲线Ⅱ没有活动强度为0的时间段,因此曲线Ⅱ表示呼吸作用的变化曲线。D装置内的叶片不能进行光合作用(二氧化碳被吸收),而能进行呼吸作用,所以图乙中的曲线Ⅱ与D装置内叶片的生理活动相对应。(4)光合作用制造有机物,光合作用积累的有机物越多,叶片脱水后质量越大。因此,若“对图甲C装置中的叶片进行脱水称重,欲使得到的质量最大”,结合图乙中的曲线分析,应选择c时左右摘取叶片,因为此时植物叶片的光合作用强度等于呼吸作用强度,达到了一天中有机物积累最多的时刻。‎ ‎(1)把叶片内原有的营养物质耗尽　(2)水、光照、二氧化碳(写出两个即可)　(3)向左　Ⅱ　(4)c 解题启示　(1)本题中第(1)小题源于教材必修1 P102德国植物学家萨克斯做的一个实验,他把“绿叶先在暗处放置几个小时,目的是消耗掉叶片中的营养物质”,像这样能在教材中找到答案的问题,最好以教材中的表述来回答。‎ ‎(2)对图甲中A进行“割断主叶脉”处理隐含的信息是光合作用的原料水的运输被切断;B 装置和C装置的处理相当于“黑瓶”和“白瓶”,“黑瓶”中只能进行呼吸作用,测得的是呼吸速率,“白瓶”中既能进行光合作用又能进行呼吸作用,测得的是净光合速率。D装置中氢氧化钠溶液的存在,决定了红墨水的移动只是由氧气的变化引起的;若要测定光合速率,则可将“氢氧化钠溶液”换成“NaHCO3溶液”。(3)根据实验装置判断实验目的时,通常按对照实验遵循的“单一变量原则”为依据,分析装置中的实验材料、实验试剂、实验处理的方法等,找出相关自变量,而自变量即要探究的因素,如对本题中第(2)小题的分析。‎ ‎　8.[2019湖北三校4月联考,14分]利用以下装置可探究某绿色植物的某些生理作用。假如该植物的光合作用的产物和呼吸作用的底物均为葡萄糖,且不能进行产生乳酸的无氧呼吸。回答下列问题。‎ ‎(1)简述“光反应和暗反应相互依存,不可分割”的原因:　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)可利用装置　　　　来探究该植物的呼吸作用类型(忽略装置内其他微生物的干扰),此时应对实验装置进行　　　　处理;若　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,则该植物在进行有氧呼吸的同时也进行产生酒精和CO2的无氧呼吸;该植物的根尖细胞内,能产生CO2,但不伴随ATP合成的生理过程是　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)忽略装置内其他微生物的干扰,最好选择装置　　　　来验证CO2是植物进行光合作用的必需原料。 ‎ ‎　9.[10分]半叶法是总光合速率测定的常用方法,其一般实验步骤:①用刀片将叶柄的外皮进行环割处理,切断韧皮部的物质(如有机物)运输,但不切断木质部的导管;②选择对称性较好的叶片,沿中央叶脉一半遮光,另一半不进行任何处理;③经一段时间(T)适宜的光照后,剪下叶片并将两半对应部位叠在一起,用大小适当的打孔器在叶片的中部打下相同叶面积(A)的叶片,经烘干后分别称重,遮光部分干重记为W1,曝光部分干重记为W2;④计算总光合速率。‎ ‎(1)光照处理之前将叶柄的外皮进行环割处理,其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)根据半叶法的实验步骤及实验记录整理出用有机物表示总光合速率的计算公式:单位叶面积的总光合速率=　　　　(用题中的字母表示)。 ‎ ‎(3)重复以上实验,同时将步骤③改为将叶片剪下经酒精脱色处理后滴加碘液染色,比较遮光部分与曝光部分是否变蓝。该实验　　　　(填“能”或“不能”)说明叶片在光下生成了淀粉,理由是　 。 ‎ ‎　‎ ‎1.D　研磨时加入CaCO3能防止叶绿素被破坏,A项错误;层析液由有机溶剂配制而成,B项错误;层析液易挥发,层析分离时烧杯上要加盖,C项错误;对照图示结果分析可知,该种蓝藻中没有叶黄素和叶绿素b,D项正确。‎ ‎2.A　类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,所以其在蓝紫光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成,A错误;叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制,B正确;光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应来绘制的,因此可用CO2吸收速率随光波长的变化来表示,C正确;叶绿素吸收640~660 nm的红光,使水光解释放O2,D正确。‎ ‎3.A　水是占细胞鲜重最多的化合物,矿质元素是构成细胞中主要化合物的基础,植物幼苗生长过程中可从土壤中吸收水分和矿质元素等使植株质量增加;另外,植物在光照条件下可进行光合作用,通过吸收空气中的CO2合成有机物从而使植株质量增加。故A符合题意。‎ ‎4.D　光照强度低于P时,突变型的光合作用强度(光反应和暗反应强度)低于野生型,A项正确;光照强度高于P时,突变型的光合作用强度(光反应和暗反应强度)高于野生型,B项正确;光照强度低于P时,限制突变型和野生型光合速率的主要环境因素为横坐标所表示的因素,即光照强度,C项正确;光照强度高于P时,突变型光合速率随光照强度的增大而增加,因此限制其光合速率的主要环境因素仍然为横坐标所表示的因素,即光照强度,D项错误。‎ ‎5.(除标明外,每空2分)(1)下层　A叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度低于B叶片(3分)　(2)暗　‎ ‎【解析】　(1)树冠下层叶片达到最大净光合速率时所需的光照强度会低于上层叶片,故由图中曲线可得出A叶片是树冠下层叶片。(2)光照强度达到一定数值时,A叶片的净光合速率开始下降,说明CO2的吸收量减少,但测得放氧速率不变,由此可知,光反应速率基本不变,因此,净光合速率下降的主要原因是光合作用的暗反应受到抑制。‎ ‎6.Ⅰ.(每空1分)NaCl处理导致光合作用速率及气孔导度下降,且随处理时间的延长,抑制作用越明显　不加NaCl的完全营养液　单位时间单位叶面积的O2释放量、单位时间单位叶面积的干物质积累量 ‎ Ⅱ.(每空1分)(1)下降　(2)类囊体　宽　蓝紫　(3)比例　B ‎【解析】　Ⅰ.根据题图实验结果可推知,NaCl处理会导致光合作用速率及气孔导度下降,且随处理时间的延长,抑制作用越明显。本实验设置了前后自身对照,还可以设置不加NaCl的完全营养液作为空白对照。除本实验所用测量光合作用速率的方法外,还可以通过检测单位时间单位叶面积的O2释放量、单位时间单位叶面积的干物质积累量来测量光合作用速率。Ⅱ.(1)据表可知,品种A在弱光照下,叶绿素和类胡萝卜素的含量都下降。(2)光合色素位于叶绿体的类囊体膜。根据题表可知,在弱光照条件下,品种B的叶绿素a和叶绿素b的含量显著升高,更有利于其对较短波长的蓝紫光的吸收,用滤纸进行层析分离色素时,滤纸条上自上而下的第4条色素带为叶绿素b,故弱光处理条件下,第4条色素带变宽。(3)实验结果表明,经弱光处理,该植物可通过改变光合色素的含量及其比例来适应弱光环境。同时在弱光照下,品种B的光合速率要大于品种A,故品种B更耐荫。‎ ‎7.(1)植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量,使密闭小室中CO2浓度降低,光合速率也随之降低(3分)　大于0(2分)　(2)甲种植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加,而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节,所以当O2增多时,有氧呼吸会增加(4分)‎ ‎【解析】　(1)将甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中,适宜条件下照光培养,培养后两种植物的光合速率都降低的原因是植物在光下光合作用吸收的CO2量大于呼吸作用释放的CO2量,总体上两种植物都要从小室中吸收CO2,因此,小室中的CO2浓度会降低,从而影响两种植物的光合速率。由题干信息可知,甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的,因此,当甲种植物的净光合速率为0时,对于乙种植物来说,外界的CO2浓度是超过其CO2补偿点的,乙种植物的光合速率一定大于呼吸速率,即净光合速率大于0。(2)甲种植物在光下经光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加,而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水发生在有氧呼吸过程中,所以当O2增多时,有氧呼吸会增加。‎ ‎8.(除标明外,每空1分)(1)叶绿素、类胡萝卜素　叶绿素　(2)类囊体膜上　基质中　(3)丙酮酸　基质中　内膜上　(4)①②④(2分)‎ ‎【解析】　(1)由题图可知甲为叶绿体,乙为线粒体。植物通过光合作用将光能转变为化学能,参与光合作用的两类色素为叶绿素和类胡萝卜素,‎ 其中大多数高等植物的叶绿素需在光照条件下合成。(2)光反应的场所为类囊体膜,参与光反应中心的蛋白在类囊体膜上组装;Rubisco(催化CO2固定的酶)是参与暗反应的相关酶,在叶绿体基质中组装。(3)叶绿体输出的三碳糖在氧气充足的条件下,可被氧化为丙酮酸后进入线粒体,在线粒体基质中被彻底氧化分解生成CO2;NADPH可被线粒体内膜上发生的有氧呼吸第三阶段利用,NADPH 中的能量最终被转移到ATP中。(4)线粒体产生的ATP被叶绿体利用时,可参与叶绿体内C3的还原、内外物质运输、有关酶的合成等代谢过程,水裂解释放O2利用的是光能。‎ ‎9.(2)增加(2分)　群体光合速率不变,但群体呼吸速率仍在增加,故群体干物质积累速率降低(3分)　(3)低(2分)‎ ‎【解析】　(2)由图可知,叶面积系数小于a时,群体干物质积累速率和群体光合速率都增加;叶面积系数超过b时,群体光合速率不变,但群体呼吸速率仍在增加,因此群体净光合速率降低,干物质积累速率降低。(3)植物光合作用吸收与呼吸作用释放的CO2量相等时所需要的光照强度即光补偿点。通常,与阳生植物相比,阴生植物的光饱和点及光补偿点都比较低,即达到此点需要的光照强度较低。‎ ‎10.(1)不同光强下水草的光合作用和呼吸作用(其他合理答案也可,2分)　不可靠的(1分)　(2)黄色(1分)　水草不进行光合作用,只进行呼吸作用,溶液中CO2浓度高于3号管(2分)　(3)光合作用强度等于呼吸作用强度,吸收与释放的CO2量相等(2分)‎ ‎【解析】　(1)1号试管中没有水草,2至7号试管中均有水草,且2号试管没有光照,其中的水草只进行呼吸作用,其余试管中的水草同时进行光合作用和呼吸作用,所以与1号试管对照,2至7号试管的实验结果是由不同光强下水草的光合作用和呼吸作用引起的。若1号试管的溶液是蓝色,说明在没有水草的条件下,光照会导致溶液中CO2浓度发生变化,则2至7号试管的实验结果是不可靠的。(2)2号试管进行了遮光处理,其中的水草不进行光合作用,只进行呼吸作用,故2号试管溶液中CO2浓度高于3号试管,所以2号试管中溶液应呈现黄色。(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化,说明其中水草的光合作用强度等于呼吸作用强度,吸收与释放的CO2量相等。‎ ‎1.D　提取色素用有机溶剂,如无水乙醇或丙酮,分离色素用层析液,A错误;光合色素在层析液中的溶解度越高,在滤纸条上随层析液扩散速度越快,B错误;由题图可知,光照由450 nm转为550 nm后,叶绿素b和叶绿素a吸收的光能明显减少,而类胡萝卜素不吸收此段波长的光,光反应强度减弱,叶绿体类囊体薄膜上的ATP产量将会减少,C错误;光照由550 nm迅速转为670 nm后,叶绿素a吸收的光能增多,光反应增强,短时间内C3消耗量增加,而C3生成量不变,故C3的含量将会减少,D正确。‎ ‎2.(1)C3(1分)　(2)当CO2浓度突然降低时,短时间内C5的合成速率基本不变,消耗速率却减慢,导致C5浓度升高(2分)　(3)低(1分)　CO2浓度低时,暗反应强度低,所需ATP和[H]少(2分)‎ ‎【解析】　(1)CO2浓度突然降低时,短时间内C3的产生速率减慢而消耗速率基本不变,故C3的含量降低,与物质A的变化趋势一致;同时C5的产生速率基本不变而消耗速率减慢,故C5的含量增加,与物质B的变化趋势一致。(2)CO2浓度迅速下降后,短时间内C5的产生基本不变而消耗减少,故C5的浓度升高。(3)CO2浓度较低时,暗反应强度低,需要的[H]和ATP的量少,故较低的光照强度就能达到此CO2浓度下的最大光合速率。‎ ‎3.D　该实验中,温度为无关变量,不同组别的温度应保持适宜且一致,A正确;由题表可知,该植物在遮光25%条件下净光合速率最大,故本实验中遮光25%最适宜植物生长,B正确;在遮光75%的条件下,植物的光合速率较慢,此时光照强度是限制该植物光合作用的主要因素,C正确;100~‎ ‎150 s全光照条件下植物固定CO2的总量表示总光合量,为7+4=11(mg),D错误。‎ ‎4.(除标明外,每空2分)(1)暗(1分)　五碳化合物(C5)(1分)　(2)小　气孔导度小,影响CO2的吸收,暗反应速率受限制,光合速率较低　(3)光合作用相关酶的活性　(4)喷灌(增加空气湿度)‎ ‎【解析】　(1)CO2是光合作用暗反应的原料,因此,CO2参与光合作用的暗反应。在暗反应过程中,CO2需要与五碳化合物(C5)反应而被固定。(2)表中信息显示,处理7 d、空气湿度较低时,气孔导度较小,胞间CO2浓度较小,推测由于气孔导度小,影响了CO2的吸收,使暗反应速率受到限制,光合速率较低。 (3)处理 14 d 时,高湿度组相较于低湿度组的胞间CO2浓度降低、气孔限制值增大,但叶温要显著低于低湿度组,结合温度会影响酶的活性分析可知,湿度增大,除了气孔导度增大,有利于二氧化碳的吸收以外,还增强了光合作用相关酶的活性,从而促进光合速率的提高。(4) “光合午休”现象出现的原因是中午环境温度高,蒸腾作用旺盛,部分保卫细胞失水而导致气孔关闭,使得CO2的供应不足,暗反应减弱。因此,根据实验结果分析,在农业生产中可以通过喷灌(增加空气湿度)来降低“光合午休”现象。‎ ‎5.D　[H]经①→②转移到葡萄糖,①表示光合作用的光反应阶段,光反应阶段产生的[H],用于暗反应过程中C3的还原,A正确;③→④过程表示有氧呼吸,有氧呼吸的三个阶段分别发生于细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜,B正确;图中②④过程不产生[H],C正确;能产生ATP的过程有①③④,D错误。‎ ‎6.A　图乙中C点表示光合作用即将开始,对应图甲中C点之前的一点,细胞内的气体交换状态为图丙中的①;到达图乙中D点时,玻璃罩内的CO2浓度最高,A错误、C正确。图甲中的F点是一天中第二次光合速率等于呼吸速率的点,对应图乙中的H点,此时细胞内的气体交换状态对应图丙中的③,B正确。经过一昼夜,玻璃罩内的CO2浓度降低,说明小球藻体内的有机物含量增加,D正确。‎ ‎7.A　由题图可知,在a点该植物只进行呼吸作用,呼吸速率可表示为5 mg/(100 cm2·h),不能进行光合作用,所以在a点所示条件下,该植物的叶肉细胞内能够产生ATP的部位是细胞质基质和线粒体,A错误、B正确。将该植物叶片置于c点所对应光照强度条件下11小时,每100 cm2叶片CO2的净吸收量为10×11=110(mg);其余时间置于黑暗中,每100 cm2叶片CO2的释放量为5×13=65(mg),故每100 cm2叶片一昼夜中CO2的净吸收量为110-65=45(mg),C正确。若将温度升高到 30 ℃,则细胞呼吸强度会增大,光合作用强度会减小,故b点将右移,c点将下移,D正确。‎ ‎8.(除标明外,每空2分)(1)光反应为暗反应提供ATP和[H],暗反应为光反应提供ADP和Pi(3分)　(2)甲和乙　完全遮光　装置甲中的有色液滴向左移,装置乙中的有色液滴向右移(3分)　无氧呼吸的第二阶段　(3)甲和丙 ‎【解析】　(1)光合作用分为光反应和暗反应两个阶段,光反应为暗反应提供ATP和[H],暗反应为光反应提供ADP和Pi。(2)装置甲和乙可以用来探究该植物的呼吸作用类型,为了排除光合作用产生的气体对呼吸作用产生气体的影响,在探究该植物呼吸作用类型时装置应该完全遮光,装置甲内烧杯中盛放氢氧化钠溶液,能够吸收呼吸作用产生的CO2,装置乙内烧杯中盛放水,不能吸收CO2,若装置甲中的有色液滴向左移,装置乙中的有色液滴向右移,则说明该植物在进行有氧呼吸的同时也进行产生酒精和CO2的无氧呼吸。产生酒精的无氧呼吸的第二阶段能产生CO2,但不伴随ATP合成。(3)验证CO2是植物进行光合作用的必需原料时,自变量是有无CO2,装置甲中氢氧化钠溶液吸收掉了CO2,装置丙中的CO2缓冲液可以为植物的光合作用提供CO2,因此可以选择装置甲和丙来验证CO2是植物进行光合作用的必需原料。‎ ‎9.(除标明外,每空3分)(1)阻止韧皮部将光合作用的产物运出叶片而影响实验结果　(2)(W2-W1)/(A×T)　(3)不能(1分)　叶片事先没有经过暗处理,无法排除叶片中原有淀粉的影响 ‎【解析】　(1)已知植物的木质部中导管主要运输水和无机盐,而韧皮部中筛管主要运输糖类等有机物,将叶柄的外皮进行环割处理的结果是切断了糖类(光合作用产物)等有机物的运输,没有切断水和无机盐的运输。因此,环割是防止光合作用产物输出而影响叶片的干重变化。(2)本小题需注意要求的是“单位叶面积的总光合速率”,此处需要分别得出总光合作用量(用有机物产生量表示)、叶面积和时间,即总光合作用量=W2-W1,因此,单位叶面积的总光合速率=总光合作用量/(叶面积×时间)=(W2-W1)/(A×T)。(3)回顾教材实验可知,先对植物进行暗处理(饥饿处理)后,再进行遮光和曝光处理,最后证明了光合作用产生淀粉,本题中叶片事先没有经过暗处理,无法排除叶片中原有淀粉的影响。‎