2024-2025學(xué)年新教材高中生物第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第4節(jié)第2課時光合作用的原理和應(yīng)用課時分層作業(yè)含解析新人教版必修1

PAGE7-第2課時光合作用的原理和應(yīng)用(建議用時：40分鐘)題組一光合作用的探究歷程1．1937年，植物學(xué)家希爾將葉綠體分別后置于試管中，加入1%的DCPIP(DCPIP是一種可以接受氫的化合物，被氧化時是藍(lán)色的，被還原時是無色的)后，將試管置于光下，發(fā)覺溶液由藍(lán)色變成無色并放出氧氣，以上試驗證明白()A．光合作用產(chǎn)生的氧氣來自H2OB．光合作用的過程中能產(chǎn)生還原劑和O2C．光合作用的光反應(yīng)在類囊體上進(jìn)行D．光合作用的暗反應(yīng)在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行B[推斷光合作用產(chǎn)生的氧氣的來源時需用放射性同位素標(biāo)記法，本試驗無法推斷光合作用產(chǎn)生的氧氣的來源，A不符合題意；溶液由藍(lán)色變成無色，說明產(chǎn)物中有還原劑，并放出氧氣，故說明光合作用的過程中能產(chǎn)生還原劑和O2，B符合題意；題述試驗不能推斷光合作用的光反應(yīng)的場所，C不符合題意；題述試驗不能推斷光合作用的暗反應(yīng)的場所，D不符合題意。]2．1941年魯賓和卡門采納同位素標(biāo)記法進(jìn)行了如下兩組試驗，下列敘述正確的是()A.為了解除光照的影響，該試驗要在黑暗條件下進(jìn)行B．A和B相對分子質(zhì)量之比為9∶8C．設(shè)計該試驗的目的在于證明植物光合作用會釋放氧氣D．試驗結(jié)果說明植物光合作用釋放的氧氣全部來自水D[光合作用須要光，因此題述試驗須要在光下進(jìn)行，A錯誤；光反應(yīng)的過程中，氧氣中的氧元素來自水，所以A物質(zhì)是O2，B物質(zhì)是18O2，所以圖中A物質(zhì)和B物質(zhì)的相對分子質(zhì)量之比為16∶18＝8∶9，B錯誤；設(shè)計題述試驗的目的在于證明植物光合作用釋放的氧氣來自水，C錯誤；試驗結(jié)果說明光合作用釋放的氧氣全部來自水，D正確。]題組二光合作用的原理3．下列物質(zhì)中，可以在葉綠體類囊體薄膜上被消耗的有()A．水、二氧化碳、ATP B．氧氣、水、ATPC．水、ADP、Pi D．ADP、C3、水C[在葉綠體類囊體薄膜上發(fā)生的是光反應(yīng)，該過程有ATP的形成和水的光解。]4．在光合作用中，不須要酶參加的過程是()A．CO2的固定 B．葉綠素汲取光能C．三碳化合物的還原 D．ATP的形成B[色素分子汲取光能的過程中不須要酶的催化。]5．依據(jù)如圖所示光合作用圖解，推斷下列說法正確的是()A．⑤過程發(fā)生于葉綠體基質(zhì)中B．⑥過程發(fā)生于葉綠體類囊體薄膜上C．圖示①～④依次為NADPH、ATP、CO2、(CH2O)D．②不僅用于還原C3化合物，還可促進(jìn)③與C5的結(jié)合C[⑤是光反應(yīng)階段，發(fā)生于葉綠體類囊體薄膜上，A錯誤；⑥為暗反應(yīng)階段，發(fā)生于葉綠體基質(zhì)中，B錯誤；據(jù)圖分析可知，①是NADPH，②是ATP，③是二氧化碳，④是糖類，C正確；②是ATP，是光反應(yīng)的產(chǎn)物，用于還原C3，CO2與C5結(jié)合形成C3不消耗能量，D錯誤。]6．甲圖表示光合作用部分過程的圖解，乙圖表示變更光照后，與光合作用有關(guān)的五碳化合物和三碳化合物在細(xì)胞內(nèi)含量的變更曲線，請據(jù)圖回答問題。(1)甲圖中A表示的物質(zhì)是________，它是由______________產(chǎn)生的，其作用主要是__________________。(2)甲圖中ATP形成所需的能量最終來自_________________。若用放射性同位素14C標(biāo)記CO2，則14(3)乙圖中曲線a表示的化合物是____________，在無光照時，其含量快速上升的緣由是__________________________。(4)曲線b表示的化合物是____________，在無光照時，其含量下降的緣由是__________________________。[解析](1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)供應(yīng)的物質(zhì)是NADPH和ATP，由此可確定A是[H]，[H]是由H2O分解后經(jīng)一系列過程產(chǎn)生的，其作用主要是用于三碳化合物的還原。(2)光反應(yīng)中，光能轉(zhuǎn)化為活躍的化學(xué)能儲存在ATP中，14CO2的同化途徑為14CO2→14C3(三碳化合物)→(14CH2O)。(3)(4)題干中已明確a、b表示三碳化合物和五碳化合物的含量變更，光照停止后，光反應(yīng)停止，[H]和ATP含量下降，三碳化合物的還原減弱直至停止，而CO2的固定仍在進(jìn)行，因此三碳化合物含量相對上升，五碳化合物含量相對下降，即a表示三碳化合物，b[答案](1)NADPH水在光下分解還原三碳化合物(2)光能(CH2O)(3)三碳化合物CO2與五碳化合物結(jié)合生成三碳化合物，而三碳化合物不能被還原(4)五碳化合物五碳化合物與CO2結(jié)合生成三碳化合物，而三碳化合物不能被還原為五碳化合物題組三光合作用原理的應(yīng)用7．如圖表示某種植物在最適溫度和0.03%的CO2濃度條件下，光合作用合成量隨光照強度變更的曲線，若在B點時變更某種條件。結(jié)果發(fā)生了如曲線b的變更，則變更的環(huán)境因素是()A．適當(dāng)提高溫度 B．增大光照強度C．適當(dāng)增加CO2濃度 D．增加酶的數(shù)量C[此時溫度已經(jīng)是最適溫度，所以再提高溫度會使酶的活性降低，光合作用速率降低；B點是光照的飽和點，此時間照不是限制光合作用的因素；CO2的濃度為0.03%，相對較低，所以增加CO2濃度會提高光合作用的速率；酶的數(shù)量屬于內(nèi)因。]8．在大棚栽培蔬菜過程中，不能提高光合作用強度的措施是()A．適當(dāng)降低夜間溫度B．適時通風(fēng)透氣C．適時增施有機肥D．適當(dāng)提高光照強度A[本題考查的是提高光合作用強度的措施，提高光合作用強度的措施有適時通風(fēng)透氣、適時增施有機肥、適當(dāng)提高光照強度，B、C、D不符合題意；而適當(dāng)降低夜間溫度不能提高光合作用強度，A符合題意。]9．(多選)硝化細(xì)菌通過化能合成作用形成有機物，下列有關(guān)敘述錯誤的是()A．該過程須要在具有NH3和O2存在條件下才可以進(jìn)行B．該過程與光合作用特別相像，都要光合色素C．硝化細(xì)菌屬于異養(yǎng)型生物，因為它是原核生物，以現(xiàn)成有機物為養(yǎng)分來源D．該過程合成有機物的原料是其他有機物BCD[硝化細(xì)菌是需氧自養(yǎng)型生物，其能將土壤中的NH3氧化成HNO2，進(jìn)而將HNO2氧化成HNO3，A正確；化能合成過程不須要光合色素汲取光能，B錯誤；硝化細(xì)菌屬于自養(yǎng)型生物，C錯誤；該過程合成有機物的原料是無機物，即CO2和H2O，D錯誤。]10．下圖是利用溶氧量變更來測定黃瓜葉片光合速率的裝置。試驗在最適溫度下進(jìn)行，反應(yīng)杯的溶液中加入少量NaHCO3是為了供應(yīng)CO2。請回答下列問題：(1)黃瓜葉片放入反應(yīng)杯前需抽空葉肉細(xì)胞間隙內(nèi)的氣體，目的是____________________________________________________。(2)隨著測試時間的延長，葉片的光合速率漸漸下降，緣由是密閉的反應(yīng)杯中________，此時，葉綠體中的________碳化合物含量下降，________碳化合物含量上升。(3)若提高恒溫水浴的溫度，則光合速率________。若將光源遠(yuǎn)離反應(yīng)杯，則光合速率________。(4)該方法同樣可用于葉片呼吸強度的測定，只需對反應(yīng)杯______________。[解析](1)試驗前黃瓜葉片抽空葉肉細(xì)胞間隙內(nèi)的氣體是為了防止葉肉細(xì)胞間隙內(nèi)儲存的氣體影響試驗結(jié)果。(2)試驗時間過長的狀況下，反應(yīng)杯中由于NaHCO3被消耗，CO2的濃度過低，光合作用速率漸漸下降。CO2不足時，葉綠體中的三碳化合物由于原料的不足而合成削減，五碳化合物由于消耗削減而含量上升。(3)由于試驗是在最適溫度下進(jìn)行的，因此，提高恒溫水浴的溫度，光合作用速率下降。光源遠(yuǎn)離反應(yīng)杯，光照減弱，光合作用速率下降。(4)測定呼吸強度時，為解除光合作用的影響，試驗要在黑暗處進(jìn)行。[答案](1)解除原有氣體對試驗結(jié)果的干擾(2)CO2不足三五(3)下降下降(4)進(jìn)行黑暗處理11．如圖為大豆葉片光合作用暗反應(yīng)階段的示意圖。下列敘述正確的是()A．光照強度由強變?nèi)鯐r，短時間內(nèi)C5含量會上升B．被還原的C3在相關(guān)酶的催化作用下，可再形成C5C.CO2的固定實質(zhì)上是將ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)镃3中的化學(xué)能D．CO2可干脆被NADPH還原，再經(jīng)過一系列的變更形成糖類B[光照強度由強變?nèi)鯐r，ATP和NADPH合成削減，C3還原減慢，C5生成量削減，而C5的消耗(被CO2固定所消耗)短暫不變，所以短時間內(nèi)C5含量會削減，A錯誤；C3在有關(guān)酶的催化作用下，能形成糖類、水和C5，B正確；CO2的固定實質(zhì)上是CO2與C5反應(yīng)生成C3，ATP不參加CO2的固定，ATP用于C3的還原，C錯誤；CO2不能干脆被NADPH還原，須要形成C3后才能被NADPH還原，再經(jīng)過一系列的變更形成糖類，D錯誤。]12．用金魚藻在如圖的試驗裝置中進(jìn)行與光合作用有關(guān)的試驗，下列相關(guān)說法正確的是()A．試管中收集的氣體量代表了金魚藻光合作用制造的O2量B．試管中收集的氣體量代表了金魚藻呼吸作用制造的CO2量C．探究CO2濃度對光合作用的影響，可用不同濃度的NaHCO3溶液進(jìn)行試驗D．探究光照強度對光合作用的影響，應(yīng)當(dāng)用光源漸漸靠近該套裝置，視察氣泡產(chǎn)生的速率變更C[試管中收集的氣體量代表了凈光合作用產(chǎn)生的O2量，即光合作用O2產(chǎn)生量和呼吸作用消耗量的差值，A、B錯誤；探究CO2濃度對光合作用的影響，自變量為CO2濃度，因此可用不同濃度的NaHCO3溶液進(jìn)行試驗，C正確；探究光照強度對光合作用的影響，應(yīng)當(dāng)選用多套裝置設(shè)置不同的距離，并且氣泡太少，故視察氣泡產(chǎn)生的速率不現(xiàn)實，D錯誤。]13．如圖為某農(nóng)作物光合速率隨土壤水分削減的日變更曲線圖，圖中曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別為降雨后第2、8、15天測得的數(shù)據(jù)。若光照強度的日變更相同，則據(jù)圖分析，下列敘述錯誤的是()A.在水分足夠時該農(nóng)作物光合作用沒有出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象B．曲線Ⅱ的波谷的形成與氣孔有關(guān)C．適時進(jìn)行澆灌可以緩解該農(nóng)作物光合作用的“午休”程度D．導(dǎo)致曲線Ⅲ所示日變更的主要因素是土壤含水量D[分析題圖，自變量是土壤含水量、光照強度，因變量是光合速率。由題干信息“曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別為降雨后第2、8、15天測得的數(shù)據(jù)”及分析曲線圖可知，在水分足夠時(如降雨后第2天)該農(nóng)作物光合作用沒有出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象，A項正確；由曲線圖可知，曲線Ⅱ雙峰的形成與光照強度的變更有關(guān)，波谷的形成是由光照過強導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，進(jìn)而固定的CO2削減引起的，即曲線Ⅱ的波谷的形成與氣孔有關(guān)，B項正確；經(jīng)上述分析可知，在水分足夠時該農(nóng)作物光合作用沒有出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象，故適時進(jìn)行澆灌可以緩解農(nóng)作物光合作用的“午休”程度，C項正確；導(dǎo)致曲線Ⅲ所示日變更的主要因素是光照強度，導(dǎo)致曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對應(yīng)光合速率不同的主要因素是土壤含水量，D項錯誤。]14．科研人員利用溫室栽培作物進(jìn)行了探究試驗，結(jié)果如圖所示，請回答下列問題：(1)本試驗的自變量是__________________。由試驗結(jié)果可知，該作物光合作用相關(guān)酶活性的最適溫度在__________℃之間。(2)當(dāng)CO2濃度低于0.06%時，暗反應(yīng)中__________的生成速率限制了光合作用速率。(3)與20℃相比，溫度為10℃時，增加CO2濃度對提高光合作用速率的效果__________(填“顯著”或“不顯著”)，緣由是____________________。(4)如圖為某愛好小組探究影響光合速率的因素與光合速率之間的關(guān)系時繪制的曲線圖。①該試驗探究的因素中可干脆影響NADPH生成的是__________。圖中在光照強度O～P點限制光合速率的環(huán)境因素主要是__________________________。②若在圖乙中高濃度CO2的條件下，Q點的光照強度瞬間改為P點的光照強度，則短時間內(nèi)葉綠體中C3含量增加的緣由是______________________。③繪制圖示曲線的數(shù)據(jù)__________(填“能”或“不能”)干脆測量，緣由是_________________________________。[解析](1)分析曲線圖可知，本試驗的自變量是溫度和CO2濃度。由試驗結(jié)果可知，四種溫度相比，30℃比較相宜，因此該作物光合作用相關(guān)酶活性的最適溫度在20～40℃之間。(2)當(dāng)CO2濃度低于0.06%時，二氧化碳濃度是限制光合速率的主要因素，二氧化碳參加光合作用暗反應(yīng)中二氧化碳的固定并產(chǎn)生三碳化合物，即暗反應(yīng)中三碳化合物(或C3)的生成速率限制了光合作用速率。(3)與20℃相比，溫度為10℃時，增加CO2濃度對提高光合作用速率的效果不顯著，緣由是10℃[答案](1)溫度和CO2濃度20～40(2)三碳化合物(C3)(3)不顯著10℃時酶活性低(4)①光照強度光照強度②光照強度減弱，導(dǎo)致光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP削減，C3的還原速率減慢；同時CO2的固定仍正常進(jìn)行③不能圖示反映的是總光合速率，而有光時測得的是凈光合速率(合理即可)對環(huán)境條件對光合速率影響的分析不清15．在下列四組試驗條件下，測定了不同光照強度對光合速率的影響，結(jié)果如曲線圖所示。①0.1%CO2，30℃；②0.1%CO2，20℃；③0.03%CO2，30℃；④0.03%CO2，A．比較曲線①和②可知，30℃時