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專題3.3 光與光合作用 1．下列關(guān)于葉綠體色素的敘述，錯誤的是(　　) A．菠菜葉肉細胞內(nèi)光合色素中含量最多的是葉綠素a B．葉綠體中色素分布在類囊體的薄膜上和葉綠體基質(zhì)中 C．光合作用過程中葉綠素吸收光能不需要酶的參與 D．葉綠體中色素的提取實驗中加入少許CaCO3可避免葉綠素被破壞 解析：葉綠體中的色素只分布在葉綠體的類囊體薄膜上，B錯誤。 答案：B 2．如圖表示新鮮菠菜葉中4種色素的相對含量及其在濾紙上的分離情況，下列分析錯誤的是(　　) A．葉綠體中的四種色素均分布在類囊體薄膜上 B．四種色素均可吸收藍紫光 C．四種色素在層析液中溶解度最大的是Ⅲ D．發(fā)黃的菠菜葉色素含量顯著減少的是Ⅲ和Ⅳ 答案：C 3．在圓形濾紙的中央滴上葉綠體的色素濾液進行色素分離，看到近似同心環(huán)狀的四個色素圈，排列在最外圈的一個呈(　　) A．藍綠色　 B．黃綠色 C．黃色　 D．橙黃色 解析：綠葉中的色素能夠在濾紙上彼此分離的原因是色素在層析液中的溶解度不同。其中胡蘿卜素(橙黃色)在層析液中的溶解度最大，故其擴散速度最快，排列在最外層。 答案：D 4．在光合作用的探究歷程中，德國科學(xué)家梅耶根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，提出了植物在進行光合作用時能量轉(zhuǎn)化的假說。以下哪項科學(xué)實驗?zāi)茏C明這一假說(　　) A．英格豪斯證明植物在光照條件下可以改變空氣成分的實驗 B．恩格爾曼證明光合作用的有效光是紅光和藍紫光的實驗 C．薩克斯證明綠葉在光下進行光合作用可以產(chǎn)生淀粉的實驗 D．魯賓和卡門證明光合作用產(chǎn)生的氧氣來自水的實驗 解析：薩克斯證明綠葉在光下可以產(chǎn)生淀粉，說明了光能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學(xué)能，其他實驗均無法證明光合作用時能量轉(zhuǎn)化的假說，故C項正確。 答案：C 5．下列變化中，可在葉綠體基質(zhì)中完成的是(　　) ①H2O―→[H]＋O2?、贏TP―→ADP＋Pi＋能量?、跜3―→C6H12O6＋C5＋H2O　④CO2＋C5―→C3 A．①②③ B．①③④ C．②③④　 D．①②③④ 答案：C 6．在光照最強的夏季的中午，綠色植物的光合作用強度反而會降低，此時細胞內(nèi)C3、C5以及ATP含量的變化依次是(　　) A．增加、減少、減少 B．減少、增加、增加 C．減少、增加、減少 D．增加、減少、增加 解析：在光照最強的夏季中午綠色植物光合作用強度降低的主要原因是氣孔關(guān)閉，CO2供給不足。由于CO2的固定量減少，細胞內(nèi)C3的合成速率減小，C3含量會減少，同時C5因消耗減少，其含量會增加；而C3含量減少使C3的還原速率降低，ATP因消耗減少，其含量會增加，B項正確。 答案：B 7．下圖表示光合作用過程，a、b、c表示物質(zhì)，甲、乙表示場所，下列有關(guān)分析錯誤的是(　　) A．物質(zhì)b可能是ADP和Pi B．物質(zhì)c直接被還原生成(CH2O)和C5 C．甲中色素不溶于水，只溶于有機溶劑 D．乙中生理過程在有光、無光條件下都可進行 解析：物質(zhì)c是CO2，它必須首先與C5結(jié)合，形成C3，然后C3被還原成C5和(CH2O)。 答案：B 8．下圖為甘蔗某一葉肉細胞內(nèi)的一系列反應(yīng)過程，下列說法錯誤的是(　　) A．過程①中的葉綠素主要吸收藍紫光和紅光 B．過程①產(chǎn)生[H]，過程②消耗[H]，過程③既產(chǎn)生也消耗[H] C．若過程②的速率大于過程③的速率，則甘蔗的干重就會增加 D．過程②發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，過程③發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中 答案：C 9．某生物小組在適宜條件下用一密閉的無色透明玻璃鐘罩培養(yǎng)番茄幼苗，在實驗過程中(　　) A．葉綠體中C5化合物含量減少 B．裝置中O2濃度一直升高 C．凈光合速率逐漸減小到0 D．裝置中CO2濃度逐漸降低到0 解析：適宜條件下，開始時C3化合物和C5化合物應(yīng)該保持動態(tài)平衡，隨著CO2量減少，C5量會逐漸增加，A錯誤；由于條件適宜，光合作用強度>呼吸作用強度，所以在開始的一段時間內(nèi)O2含量一直上升，一段時間后，當(dāng)裝置內(nèi)CO2含量降低后，O2濃度就不再增加了，B錯誤；當(dāng)CO2含量降低到一定程度，光合作用速率＝呼吸作用速率時，凈光合作用速率＝0，C正確；裝置中CO2濃度不會是0，因為CO2濃度低到一定程度，光合作用就停止了，而呼吸作用還在進行，D錯誤。 答案：C 10．如圖表示發(fā)生在葉綠體中的相關(guān)代謝過程，其中①②表示相關(guān)過程，A、B表示兩種氣體物質(zhì)，下列說法錯誤的是(　　) A．過程①表示光反應(yīng)，過程②的場所是葉綠體基質(zhì) B．物質(zhì)A表示O2，物質(zhì)B表示CO2 C．過程②能將活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的化學(xué)能 D．過程②的兩個階段都需要消耗過程①產(chǎn)生的[H]和ATP 答案：D 11．科學(xué)家往小球藻培養(yǎng)液中通入14CO2后，分別給予小球藻不同時間的光照，結(jié)果如下表。 　　　 實驗 組別　　　 光照時 間(s) 放射性物質(zhì)分布 1 2 大量3磷酸甘油酸(三碳化合物) 2 20 12種磷酸化糖類 3 60 除上述12種磷酸化糖類外，還有氨基酸、有機酸等 根據(jù)上述實驗結(jié)果分析，下列敘述不正確的是(　　) A．本實驗利用小球藻研究的是光合作用的暗反應(yīng)階段 B．每組照光后需將小球藻進行處理使酶失活，才能測定放射性物質(zhì)的分布 C．CO2進入葉綠體后，最初形成的主要物質(zhì)是12種磷酸化糖類 D．實驗結(jié)果說明光合作用產(chǎn)生的有機物還包括氨基酸、有機酸等 答案：C 12．如圖表示綠色植物光合作用中的光反應(yīng)，字母表示物質(zhì)，其中物質(zhì)B內(nèi)含有活躍的化學(xué)能。下列有關(guān)分析，錯誤的是(　　) A．圖中B為NADPH，C為ADP＋Pi B．構(gòu)成類囊體薄膜的基本支架為磷脂雙分子層 C．光能被吸收并轉(zhuǎn)化成B和ATP中的化學(xué)能 D．水在光下分解成A、H＋，其中A將全部釋放到空氣中 解析：由圖可知，B為NADP＋與H＋和e－反應(yīng)形成的NADPH，C為形成ATP的原料，即ADP和Pi，A項正確；類囊體薄膜為生物膜，其基本支架為磷脂雙分子層，B項正確；光能被吸收并轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，儲存于B(NADPH)和ATP中，C項正確；水在光下分解為A(O2)、H＋，其中O2首先被線粒體利用，剩下的才釋放到空氣中，D項錯誤。 答案：D 13．將生長發(fā)育狀況相同的大豆植株分為兩組，Ⅰ組用遮光網(wǎng)處理以降低光照強度，Ⅱ組不做處理，分別測定凈光合速率的日變化情況，結(jié)果如下圖所示。下列敘述錯誤的是(　　) A．a(chǎn)b段葉肉細胞合成[H]的場所有葉綠體、細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體 B．e點時葉綠體中ADP從葉綠體基質(zhì)移向類囊體薄膜 C．一天中有機物總量最少的是f點 D．在dg對應(yīng)的時間段進行遮光處理，可提高大棚栽種作物的產(chǎn)量 解析：選C。圖中ab段表明植株葉肉細胞既進行光合作用也進行有氧呼吸，故其細胞內(nèi)合成[H]的場所有葉綠體、細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體，A項正確；e點時暗反應(yīng)產(chǎn)生的ADP從葉綠體基質(zhì)移向類囊體薄膜參與光反應(yīng)，B項正確；c點表示光合作用強度等于呼吸作用強度，該點之前有機物消耗，之后有機物積累，故c點時有機物總量最少，C項錯誤；根據(jù)圖示，可在dg對應(yīng)的時間段進行遮光處理，可提高大棚栽種作物的產(chǎn)量，D項正確。 14．如圖表示在適宜溫度和CO2濃度下的大棚中，光照強度對某植物光合作用的影響。下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．光照強度在D點時，光反應(yīng)最強，細胞中的ATP大量積累 B．B點時葉肉細胞的光合作用強度大于呼吸作用強度 C．植物細胞呼吸產(chǎn)生的CO2總量＝S2＋S4 D．大棚用紅色或藍紫色薄膜對提高棚內(nèi)植物的產(chǎn)量最有效 解析：選B。D點時光反應(yīng)強，產(chǎn)生的ATP多，同時暗反應(yīng)消耗的ATP也多，因此細胞中的ATP不會大量積累，A項錯誤；B點時整株植物的光合作用強度等于呼吸作用強度，植物有些部位如根等不見光部位不能進行光合作用，只進行呼吸作用，葉肉細胞是進行光合作用的主要部位，因此B點時葉肉細胞的光合作用強度大于細胞呼吸強度，B項正確；植物細胞呼吸產(chǎn)生的CO2總量＝S1＋S2＋S4，C項錯誤；大棚選用無色薄膜效果最好，D項錯誤。 15．在正常與遮光條件下向不同發(fā)育時期的豌豆植株供應(yīng)14CO2，48 h后測定植株營養(yǎng)器官和生殖器官中14C的量。兩類器官各自所含14C量占植株14C總量的比例如圖所示。 與本實驗相關(guān)的錯誤敘述是(　　) A．14CO2進入葉肉細胞的葉綠體基質(zhì)后被轉(zhuǎn)化為光合產(chǎn)物 B．生殖器官發(fā)育早期，光合產(chǎn)物大部分被分配到營養(yǎng)器官 C．遮光70%條件下，分配到生殖器官和營養(yǎng)器官中的光合產(chǎn)物量始終接近 D．實驗研究了光強對不同發(fā)育期植株中光合產(chǎn)物在兩類器官間分配的影響 16．以測定的CO2吸收量與釋放量為指標(biāo)，研究溫度對某綠色植物光合作用與細胞呼吸的影響，結(jié)果如圖所示。相關(guān)分析正確的是(　　) A．光照相同時間，35 ℃時光合作用制造的有機物的量與30 ℃時相等 B．光照相同時間，在20 ℃條件下植物積累的有機物的量最多 C．溫度高于25 ℃時，光合作用制造的有機物的量開始減少 D．兩曲線的交點表示光合作用制造的與細胞呼吸消耗的有機物的量相等 解析：選A。光下CO2的消耗量應(yīng)為CO2吸收量與呼吸CO2釋放量之和，35 ℃時消耗量為3.00＋3.50＝6.50，30 ℃時為3.50＋3.00＝6.50。圖中可見光下25 ℃時CO2吸收量最大，故25 ℃時植物積累的有機物的量最多。25 ℃時，光合作用CO2的消耗量應(yīng)為3.75＋2.25＝6.00，而30 ℃、35 ℃時都為6.50。圖中兩曲線的交點應(yīng)表示光合作用積累的與呼吸作用消耗的有機物的量相等。 17．如圖為某植物細胞部分結(jié)構(gòu)示意圖，據(jù)圖分析，下列四項敘述中，正確的是(　　) A．a(chǎn)、b箭頭表示的是O2進出細胞的過程 B．e、f箭頭表示的是CO2進出細胞的過程 C．以C18O2作原料進行光合作用，在較強光照下，測得含18O的呼吸作用產(chǎn)物的主要去向是圖中的d D．以HO作原料進行光合作用，在較強呼吸作用下，測得含18O的光合作用產(chǎn)物的主要去向是圖中的b 18．利用如圖所示的實驗裝置進行與光合作用有關(guān)的實驗，下列敘述正確的是(　　) A．試管中收集的氣體量代表了光合作用產(chǎn)生的氧氣量 B．在光下，如果有氣泡產(chǎn)生，可說明光合作用產(chǎn)生氧氣 C．為了探究二氧化碳濃度對光合作用的影響，可以用不同濃度的碳酸氫鈉溶液進行實驗 D．為了探究光照強度對光合作用的影響，用一套裝置慢慢向光源靠近，觀察氣泡產(chǎn)生速率的變化 解析：選C。試管中收集的氣體量是光合作用的凈產(chǎn)氧量，A錯誤；在光下有氣泡產(chǎn)生不能確定是光合作用產(chǎn)生的氧氣，B錯誤；為了探究二氧化碳濃度對光合作用的影響，可以用不同濃度的碳酸氫鈉溶液進行實驗，C正確；探究光照強度對光合作用的影響時，距光源不同距離，應(yīng)設(shè)置不同裝置，觀察氣泡產(chǎn)生速率的變化，D錯誤。 19．下列圖示中，圖甲表示植物光合作用強度與光照強度之間的關(guān)系；圖乙表示某綠色植物某些代謝過程中物質(zhì)的變化，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別表示不同的代謝過程；圖丙表示在種植植物的密閉玻璃溫室中，CO2濃度隨光照強度變化而變化的情況；圖丁表示在最適溫度下，麥芽糖酶的催化速率與麥芽糖濃度之間的關(guān)系。請據(jù)圖回答： (1)圖甲三種植物中最適合間作的兩種是____________；葉肉細胞在a、b點時都可以產(chǎn)生ATP的細胞器是____________。 (2)圖乙中Ⅰ中產(chǎn)生的O2參與Ⅲ的第________階段；Ⅱ進行的場所是____________。 (3)從圖丙曲線變化分析，圖中代表光合速率與呼吸速率相等的點為____________。 (4)圖丁中，如果溫度上升5 ℃，b點將向________(填“左上”“右下”“左下”或“右上”)方移動。 解析：(1)圖甲中Ⅰ為強光照植物，Ⅲ為弱光照植物，最適合間作；a點植物既可以進行光合作用也可以進行呼吸作用，而b點植物只能進行呼吸作用，兩點時都可產(chǎn)生ATP的細胞器是線粒體。(2)圖乙中Ⅰ、Ⅱ分別表示光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)，Ⅲ表示細胞呼吸；Ⅰ中產(chǎn)生的O2參與Ⅲ的第三階段，與[H]反應(yīng)生成H2O；Ⅱ進行的場所是葉綠體基質(zhì)。(3)圖丙中a～b、c～d細胞呼吸速率大于光合作用速率，b～c細胞呼吸速率小于光合作用速率，因此圖中b、c點代表光合速率與呼吸速率相等。(4)圖丁中，如果溫度上升5 ℃，高于最適溫度，麥芽糖酶的活性下降，催化速率降低，麥芽糖的消耗速率減慢，b點將向左下方移動。 答案：(1)Ⅰ和Ⅲ　線粒體 (2)三　葉綠體基質(zhì) (3)b、c　(4)左下 20．下面是關(guān)于植物光合作用的問題。請回答： (1)光反應(yīng)發(fā)生在葉綠體的____________中，H2O在光反應(yīng)中分解為____________。 (2)若以14CO2作為光合作用的原料，在卡爾文循環(huán)中首先出現(xiàn)含14C的三碳化合物是____________。該三碳化合物在NADPH和ATP物質(zhì)存在的情況下，被還原為三碳糖磷酸。 (3)給某植物提供C18O2和H2O釋放的氧氣中含有18O。氧氣中含有18O是由于____________，HO又作為原料參與了光合作用之故。 (4)植物光合作用光飽和點可通過測定不同____________下的光合速率來確定。在一定條件下，某植物在溫度由25 ℃降為5 ℃的過程中光飽和點逐漸減小，推測該植物在光照充足時的光合作用最適溫度________(選填：＜、≤、＝、≥、＞)25 ℃。 ≥25 ℃。 答案：(1)類囊體膜　[H]、O2 (2)三碳酸 (3)C18O2中的部分氧轉(zhuǎn)移到HO中 (4)光強度　≥ 21．為研究城市環(huán)境污染和某植物生命活動的關(guān)系，研究者測定了不同污染程度下該植物葉片光合色素的含量，獲得的數(shù)據(jù)處理成下面的柱狀圖。請分析回答下列問題： (1)提取葉片中光合色素時常使用____________(試劑)研磨法來獲取色素，為使____________，還可加入少許二氧化硅。 (2)紙層析法是分離葉片光合色素的簡便方法。若研究者用該方法能否獲得上述實驗數(shù)據(jù)？為什么？________________ ________________。 (3)據(jù)圖可知，污染程度的加劇使____________(色素類型)的含量減少。 (4)污染加劇導(dǎo)致葉片中光合色素含量的變化會直接影響光合作用的____________階段，使其產(chǎn)生的____________減少，進而導(dǎo)致葉片中制造有機物的量____________。 (5)請用化學(xué)反應(yīng)式來概括光合作用的過程。________________ ________________。 解析：(1)色素能夠溶解在有機溶劑中，可以用無水乙醇提取色素，二氧化硅有助于研磨充分。(2)利用紙層析法只能在濾紙上觀察到分離的色素帶，不能定量分析色素含量。(3)據(jù)圖可知，污染程度的加劇使葉綠素a和葉綠素b的含量減少，類胡蘿卜素含量不變。(4)葉綠素a和葉綠素b的含量減少直接影響光合作用的光反應(yīng)階段，光反應(yīng)產(chǎn)生ATP、[H]減少，葉片中制造有機物的量減少。 答案：(1)無水乙醇(有機溶劑)　研磨更充分　(2)不能，利用紙層析法只能在濾紙上觀察到分離的色素帶，不能定量分析色素　(3)葉綠素(葉綠素a和葉綠素b)　(4)光反應(yīng)　ATP、[H]　減少　(5)CO2＋H2O(CH2O)＋O2 22．落地生根可以通過氣孔吸收CO2用于合成某種有機酸，氣孔的開關(guān)情況直接影響CO2的吸收。植物液泡中的這種有機酸可以運送至細胞質(zhì)基質(zhì)中，經(jīng)過一系列的反應(yīng)產(chǎn)生CO2，進而參與卡爾文循環(huán)。下圖是落地生根的CO2吸收、液泡有機酸含量在24 h內(nèi)的變化，分析回答： (1)植物細胞卡爾文循環(huán)進行的場所是________，參與卡爾文循環(huán)CO2被固定生成的化合物是________(填“C3”或“C5”)。 (2)有機酸經(jīng)過一系列的反應(yīng)產(chǎn)生的CO2，要參與卡爾文循環(huán)必須穿過________層磷脂分子。 (3)與8時相比，2時的暗反應(yīng)強度________(填“更高”或“更低”)。在8時～14時CO2吸收量低是因為________。 (4)在20時～2時該植物的有機酸含量________，糖類含量________。 解析：(1)卡爾文循環(huán)即光合作用暗反應(yīng)中的碳循環(huán)過程，場所是葉綠體基質(zhì)，在卡爾文循環(huán)中，CO2與C5結(jié)合生成C3。(2)有機酸經(jīng)一系列反應(yīng)產(chǎn)生CO2的場所在細胞質(zhì)基質(zhì)中，卡爾文循環(huán)中消耗CO2的場所是葉綠體基質(zhì)，由細胞質(zhì)基質(zhì)進入葉綠體基質(zhì)需要穿過葉綠體外膜、內(nèi)膜，共穿過2層膜結(jié)構(gòu)，即4層磷脂分子。(3)2時由于無光反應(yīng)，因此暗反應(yīng)強度更低。由于氣孔的開閉情況直接影響CO2的吸收，因此在8時～14時CO2吸收量低很可能是氣孔關(guān)閉導(dǎo)致的。(4)由題圖可知，在20時～2時該植物的有機酸含量增加，由于此時無光合作用合成有機物，但細胞呼吸消耗有機物，因此糖類等有機物的含量減少。 答案：(1)葉綠體基質(zhì)　C3　(2)4 (3)更低　氣孔關(guān)閉　(4)增加　減少 23．為研究城市環(huán)境污染和某植物生命活動的關(guān)系，研究者測定了不同污染程度下該植物葉片光合色素的含量，獲得的數(shù)據(jù)處理成下面的柱狀圖。請分析回答下列問題： (1)提取葉片中光合色素時常使用________(試劑)研磨法來獲取色素，為使________，還可加入少許二氧化硅。 (2)紙層析法是分離葉片光合色素的簡便方法。若研究者用該方法能否獲得上述實驗數(shù)據(jù)？為什么？______________________________________。 (3)據(jù)圖可知，污染程度的加劇使____________________________(色素類型)的含量減少。 (4)污染加劇導(dǎo)致葉片中光合色素含量的變化會直接影響光合作用的________階段，使其產(chǎn)生的________減少，進而導(dǎo)致葉片中制造有機物的量________。 (5)請用化學(xué)反應(yīng)式來概括光合作用的過程：________________________。 答案：(1)無水乙醇(有機溶劑)　研磨更充分　(2)否。利用紙層析法只能在濾紙上觀察到分離的色素帶，不能定量分析色素　(3)葉綠素(葉綠素a和葉綠素b)　(4)光反應(yīng)　ATP、[H]　減少　(5)CO2＋H2O(CH2O)＋O2 24．研究小組將生長狀況相似的菠菜幼苗均分為A、B兩組進行實驗探究，A組培養(yǎng)在完全培養(yǎng)液中，B組培養(yǎng)在缺Mg2＋的培養(yǎng)液中，其他條件相同且適宜。一段時間后，持續(xù)提供14C標(biāo)記的CO2進行光合作用，然后檢測并比較14C標(biāo)記的有機化合物的量。請回答下列問題： (1)該實驗的目的是____________________________________________________。 (2)B組14C標(biāo)記的(CH2O)的量比A組低，原因是 ________________________________________________________________________。 (3)在檢測過程中，發(fā)現(xiàn)6 s后有十余種產(chǎn)物含有放射性，而0.5 s內(nèi)只發(fā)現(xiàn)一種產(chǎn)物含有放射性，這種產(chǎn)物最可能是________________________________________________________________________。 (4)實驗中的“其他條件”主要是指________(至少答兩項)。若在實驗過程中突然停止14CO2供應(yīng)，則此時兩組實驗中14C5的含量均會________，(CH2O)/C3比值會________。 解析：(1)該實驗的自變量為Mg2＋的有無，說明該實驗的目的是探究Mg2＋對植物光合作用的影響。(2)B組由于缺少Mg2＋不利于葉綠素的合成，導(dǎo)致光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP不足，C3的還原減弱，形成的(CH2O)減少，所以B組14C標(biāo)記的(CH2O)的量比A組低。(3)根據(jù)題干信息可知，提供14C標(biāo)記的CO2進行光合作用，CO2與C5反應(yīng)，生成C3,0.5 s內(nèi)發(fā)現(xiàn)的唯一的含放射性的物質(zhì)應(yīng)該是C3。(4)實驗中的“其他條件”指的是無關(guān)變量，如溫度、光照、pH等。若在實驗過程中突然停止14CO2供應(yīng)，則消耗的C5也減少，導(dǎo)致兩組實驗中14C5的含量均升高，C3減少短時間內(nèi)有機物形成不變，故(CH2O)/C3比值也升高。 答案：(1)探究Mg2＋對植物光合作用的影響 (2)缺少Mg2＋不利于葉綠素的合成，光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP不足，C3的還原減少，形成(CH2O)減少　(3)C3　(4)溫度、光照、pH等(答出兩項即可)　升高　升高