2020高考生物一轮复习课后精练【10.光合作用的过程和影响因素】附答案详析

2020高考生物一轮复习课后精练

10.光合作用的过程和影响因素

一、选择题

1．(2019·潍坊一模)下列关于光合作用的叙述，错误的是( )

A．鲁宾和卡门用同位素标记法证明了光合作用释放的氧气来自水

B．一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光

C．在暗反应阶段，C3可被[H]还原为C5和糖类

D．温度的变化不会影响光合作用的光反应阶段

解析：选D 鲁宾和卡门用同位素标记法证明了光合作用释放的氧气来自水；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光；暗反应发生场所是叶绿体基质，首先发生CO2的固定，即CO2和C5结合形成两分子的C3，C3再被光反应产生的[H]和ATP还原；温度的变化会影响酶的活性，故会影响光合作用的光反应阶段。

2．(2019·杭州质检)植物叶肉细胞的部分代谢过程如图所示。下列叙述正确的是( )

A．图中H＋通过主动转运(运输)从类囊体膜内运到膜外

B．通常，在光强度达到全日照之前，物质A的释放速率已达到最大值

C．每个三碳酸分子接受来自物质N的氢和来自ATP的磷酸基团

D．叶片呈绿色，是因为它大量吸收绿光，而几乎不吸收其他颜色的光

解析：选B 图中H＋从类囊体膜内运到膜外的过程是顺浓度梯度进行的，不属于主动转运(运输)；通常，在光强度达到全日照之前，光合作用已达到光饱和点时的光合速率，即光合作用的光反应已达到最大速率，因此物质A(即O2)的释放速率已达到最大值；物质N为NADP＋，碳(暗)反应中三碳酸分子接受来自NADPH的氢和来自ATP的磷酸基团；叶片呈绿色，是因为它几乎不吸收绿光。

3．在有光条件下，叶肉细胞中一定在基质中进行的是( )

A．二氧化碳的消耗B．还原氢的生成

C．氧气的产生D．水的消耗

解析：选A 二氧化碳的消耗发生在光合作用的暗反应阶段，场所是叶绿体基质；光合作用的光反应过程中叶绿体类囊体薄膜上产生还原氢，有氧呼吸过程中第一、第二阶段都可以产生还原氢，场所分别是细胞质基质和线粒体基质；氧气的产生发生在光合作用过程中，场所是叶绿体类囊体薄膜；光合作用的光反应阶段和有氧呼吸的第二阶段都消耗水，场所分别是叶绿体类囊体薄膜和线粒体基质。

4．在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2＋C5(即RuBP)→2C3，下列分析正确的是( )

A．叶肉细胞内RuBP羧化酶分布在叶绿体基质中

B．RuBP羧化酶为上述反应的进行提供所需的活化能

C．提取的RuBP羧化酶应在最适温度条件下保存，以保持其最高活性

D．叶肉细胞内RuBP羧化酶只有在黑暗条件下才能发挥其催化作用

解析：选A 叶肉细胞内RuBP羧化酶是植物体内催化CO2固定的酶，反应的场所是叶绿体基质；酶的作用原理是降低化学反应的活化能，而不是提供反应进行所需的活化能；酶在低温条件下，空间结构保持稳定，在适宜的温度下酶的活性可以恢复，因此酶适于在低温下保存以保持活性；CO2的固定在有光、无光条件下都能进行，因此叶肉细胞内RuBP羧化酶在光照和黑暗条件下都能发挥作用。

5.(2019·临沂一模)如图所示为研究光照强度和CO2浓度对某植物光合作

用强度的影响。下列有关叙述错误的是( )

A．曲线a→b点，叶绿体中C3浓度降低

B．b→d点，叶绿体中C5浓度升高

C．曲线a→b点，叶绿体中C5生成速率降低

D．d点时，限制光合作用强度的环境因素可能有CO2浓度和温度等

解析：选C 曲线中a点转向b点时，光照强度增强，光反应产生的[H]和ATP增加，促进暗反应中C3的还原，导致叶绿体中C3浓度降低，相对应的C5生成速率升高；曲线中b点转向d点时，CO2浓度降低，CO2用于暗反应中和C5固定生成C3的反应减弱，因此叶绿体中C5浓度升高；曲线中d点为光饱和点，限制光合作用强度的环境因素可能有CO2浓度和温度等。

6．研究者探究不同光照条件下，两种不同浓度CO2对某种蓝藻生长的影响，结果如图所示。下列关于实验的叙述，错误的是( )

A．“●”和“▲”分别表示高浓度和低浓度CO2下的测量结果

B．若相同条件下测量O2的释放量，可得到相似的实验结果

C．低光强时，不同的CO2浓度对干重增加的影响不显著

D．高浓度CO2时，不同的光强对干重增加的影响不显著

解析：选D 分析题图曲线可知，高光照强度下，“●”有机物积累多于“▲”，因此“●”为高CO2浓度下的测量结果，“▲”为低CO2浓度下的测量结果；光照和CO2浓度相同，光合作用产生的氧气相同，细胞呼吸强度不变，因此相同条件下测量O2的释放量相同；低光强时，限制光合作用的外界因素主要是光照强度，不是CO2浓度，因此不同的CO2浓度对干重增加的影响不显著；高CO2浓度时，一定的范围内随光照强度增加光合作用强度增强，干重增加速度增大。

7.取生长旺盛的天竺葵叶片，用打孔器打出小圆片若干并抽取叶片细胞内

空气，均分后置于不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同的一定强度光照，记录圆叶片上浮至液面所需时间，其结果绘制的曲线如图。下列相关叙述错误的是( )

A．YZ段平缓的限制因素可能是光照强度

B．Y点比X点细胞内的C5含量高

C．Z点后曲线上行，应该是叶片细胞失水，代谢受影响导致

D．Y点时叶肉细胞产生ATP的细胞器有叶绿体和线粒体

解析：选B YZ段平缓，说明随着CO2浓度的增加光合作用不再增强，则限制因素可能是光照强度；Y点与X点相比，CO2浓度高，CO2的固定加快，则Y点细胞内的C5含量低；Z点后光照不变，CO2浓度升高，而圆叶片上浮到液面的时间延长，说明光合作用减弱，应该是叶片细胞失水，代谢受影响导致；Y 点既有光合作用又有呼吸作用，则叶肉细胞产生ATP的细胞器有叶绿体和线粒体。

8．研究人员以生长状态相同的绿色植物为材料，在相同的条件下进行了四组实验。其中D组连续光照T秒，A、B、C组依次加大光照—黑暗的交替频率，每组处理的总时间均为T秒，发现单位光照时间内光合作用产物的相对含量从A到C依次越来越大。下列相关说法正确的是( )

A．本实验中光照强度是无关变量，故光照强度的改变不影响实验组光合作用产物的相对含量

B．光照期间，光反应通过水的分解为暗反应提供ATP和[H]

C．实验组黑暗变为光照时，光反应速率增加，暗反应速率变小

D．推测在某光照—黑暗的交替频率上，单位光照时间内光合作用产物的相对含量达到100%

解析：选D 本实验中温度、光照强度和CO2浓度是无关变量，无关变量也是影响实验结果的变量，需要人为控制相同；光照期间，光反应通过水的分解为暗反应提供[H]，ATP不是通过水的分解形成的；实验组黑暗变为光照时，光反应、暗反应速率均增加；由题意“单位光照时间内光合作用产物的相对含量从A到C依次越来越大”可推测光反应产生ATP和[H]等物质的速率大于暗反应的利用速率，即在光照条件下产生的ATP和[H]等物质，在黑暗后仍可以继续利用并生成有机物。随着光照—黑暗交替频率的提高，在某种频率的一个光照—黑暗周期内，光反应产生的ATP和[H]等物质正好够这一周期使用，即达到与D组连续光照相同的产物产量，即单位光照时间内光合作用产物的相对含量达到100%。

9．图1表示夏季晴朗的一天，某种绿色植物在24小时内O2吸收和释放速率的变化示意图，a、b 点对应时刻分别为6点和19点。图2表示光照强度与植物光合速率的关系。下列有关说法错误的是( )

A．图1中24 h内不进行光合作用的时段是0～5点和20～24点

B．图1的阴影部分可表示6～19点有机物的积累量

C．图2中限制a～c段光合速率的主要外界因素是光照强度

D．图2的c点时，每个细胞合成ATP的场所都有细胞质基质、线粒体、叶绿体

解析：选D 据图分析，图1中0～5点和20～24点氧气吸收速率一直保持最大，只进行呼吸作用；图中6点和19点时光合速率＝呼吸速率，故图1的阴影部分可表示6～19点有机物的积累量；图2中a～c段光合速率随光照强度的增大而增大，说明此段限制光合速率的主要外界因素是光照强度；图2的c点时，每个细胞合成ATP的场所都有细胞质基质、线粒体，但只有能进行光合作用的细胞产生ATP 的场所含有叶绿体。

10.将一绿色植物放在密闭装置内，在恒定且适宜温度下，依次经过如下处理：①

黑暗中放置一段时间；②持续给予一定强度的光照；③持续光照，并添加NaHCO3溶液。测得装置内O2浓度的变化如图，下列分析错误的是( )

A．从a点开始①处理，d点开始③处理

B．ab段该植物只进行呼吸作用

C．bd段光合速率大于呼吸速率

D．cd段光合作用的限制因素是CO2浓度

解析：选C 黑暗中植物只进行呼吸作用，ab段O2浓度下降表示该段植物只进行呼吸作用；bc段装置内O2浓度逐渐增加，说明bc段光合速率大于呼吸速率，但cd段装置内O2浓度维持恒定，说明cd 段光合速率等于呼吸速率，d点添加NaHCO3溶液，O2浓度又迅速上升说明cd段光合作用的限制因素是CO2浓度。

11．(2019·东营期末)小麦和玉米的CO2固定量随外界CO2浓度的变化而变化(如图)。下列相关叙述错误的是( )

A．一定范围内小麦的CO2固定量与外界CO2浓度呈正相关

B．CO2浓度在100 μL·L－1时，小麦几乎不固定CO2

C．CO2浓度大于360 μL·L－1后，玉米不再固定CO2

D．玉米比小麦更能有效地利用低浓度CO2

解析：选C 从图中可以看出：随着外界CO2浓度的增加，小麦的CO2固定量也增加，所以在一定范围内，小麦的CO2固定量与外界CO2浓度呈正相关；CO2浓度在100 μL·L－1时小麦几乎不固定CO2；CO2浓度大于360 μL·L－1后玉米仍然固定CO2，但固定CO2的量不再增加；在低CO2浓度下，玉米比小麦能更有效地利用CO2。

12．如图表示将一种植物叶片置于适宜条件下，不同的细胞间隙CO2浓度下叶肉细胞中C5的含量变化。以下推测不合理的是( )

A．ab段，叶肉细胞CO2固定速率增加

B．bc段，叶片的净光合速率等于0

C．ab段，CO2固定速率比C3的还原速率快

D．bc段，可能是有关酶量限制了光合速率

解析：选B ab段，随叶肉细胞间隙CO2的相对浓度升高，CO2的固定加快，C5消耗增多，含量下降；bc段，叶肉细胞间隙的CO2的相对浓度较高，C5含量基本维持不变，表示达到了CO2饱和点，此时光合速率应大于呼吸速率，叶片的净光合速率大于0；ab段，C5含量降低，说明CO2的固定速率比C3的还原

速率快；bc段CO2不再是光合作用的限制因素，可能是有关酶量或光反应产生的[H]和ATP的数量限制了光合速率。

二、非选择题

13．(2018·台州期末)下图是黑藻光合作用过程示意图(用字母代表物质)。请分析回答：

(1)反应Ⅰ发生的场所是______________，其中产物B是________。

(2)在反应Ⅱ中RuBP不断被利用，但含量仍能保持稳定的原因是________________。光合作用合成的三碳糖，大部分运至叶绿体外转变成蔗糖，还有一部分在叶绿体中转变成__________________。

(3)若要分析黑藻叶绿体的色素种类，制备色素提取液时需要加入________可使研磨充分。将提取到的滤液收集到试管中，塞上橡皮塞，将试管置于适当的光照条件下2～3 min后，试管内氧气的含量________(填“增加”“减少”或“不变”)。

(4)给黑藻提供C18O2和H2O，释放的氧气中含有18O是由于______________________________________________。

解析：(1)Ⅰ为光反应阶段，发生的场所在类囊体膜，其中产物B是H＋。(2)在碳(暗)反应中RuBP 不断被利用，但含量仍能保持稳定的原因是RuBP可以再生。(3)要分析黑藻叶绿体的色素种类，制备色素提取液时需要加入二氧化硅可使研磨充分，因为研磨后叶绿体遭破坏，只有色素不能进行光合作用，所以试管内氧气含量基本不变。(4)给黑藻提供C18O2和H2O，释放的氧气中含有18O是因为C18O2经光合作用产生H182O，然后光合作用利用H182O产生含18O的氧气。

答案：(1)类囊体膜(或光合膜、叶绿体基粒) H＋

(2)RuBP可以再生淀粉、蛋白质和脂质(3)二氧化硅(SiO2) 不变(4)C18O2经光合作用产生H182 O，然后光合作用利用H182O产生含18O的氧气

14．在光合作用中NADP＋与NADPH可相互转化。为探究外界因素对NADP＋含量的影响，某科研团队取某双子叶植物小圆叶片等量分为3组，进行以下实验：

组别处理

甲组25 ℃，光照1 h→黑暗5 min→重新光照

乙组25 ℃，光照1 h→黑暗5 min→不再光照

丙组42 ℃，光照1 h→黑暗5 min→重新光照

各组均在黑暗处理5 min后开始测定叶片中NADP＋含量，结果如图所示。回答下列问题。

(1)NADPH转化为NADP＋发生在叶绿体的________(填场所)中。

(2)图中________(填“a与d”“d与e”或“c与f”)点叶片中NADP＋含量的差异，反映出高温(42 ℃)抑制该植物的暗反应。

(3)ab段叶片中NADP＋含量下降的原因是___________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)资料显示：抗霉素A能够影响该植物的光合作用，导致叶片中NADP＋含量减少。请在上述实验的基础上，补充实验加以验证(简要写出实验思路即可)。

解析：(1)在光合作用中，NADPH(还原型辅酶Ⅱ，[H])转化为NADP＋(辅酶Ⅱ)的过程，就相当于消耗[H]的过程，即C3的还原，其场所是叶绿体基质。(2)根据“高温(42 ℃)抑制该植物的暗反应”可知，本组对比的是高温(42 ℃，对应丙组)与常温(25 ℃，对应甲组)，即a和d点对比或b和e点对比。(3)由表格和图示可知，ab段属于甲组的数据变化，且图示结果是在黑暗处理5 min后开始测定的，而甲组在黑暗处理5 min后重新进行了光照，因此，NADP＋含量变化的起因是“重新光照”，结果是“NADP ＋含量下降”。二者之间具体的因果关系：重新光照→光反应速率增大→NADP＋消耗量增加；同时暗反应速率短时间内基本不变→C3还原速率基本不变→消耗NADPH较少，最终NADP＋含量下降。(4)本小题的目的是验证抗霉素A能够影响该植物的光合作用，说明该实验需要在光照下进行，由此可确定乙组不能作为对照组，再根据图示实验结果可知，甲组的NADP＋含量高于丙组，由此判定甲组更适合作为对照组(现象更明显)，而实验组则是在甲组的基础上添加抗霉素A。

答案：(1)基质(2)a与d (3)重新光照时，短时间内光反应加快，迅速将水分解，生成较多的O2和NADPH，消耗NADP＋，同时暗反应中C3的还原消耗的NADPH较少，导致NADP＋含量下降(4)增设1组实验，加入抗霉素A，其他条件与甲组相同，测定叶片中 NADP＋含量，与甲组进行比较(答案合理即可)。

15．(2019·烟台模拟)图甲是利用小球藻(一种单细胞绿藻)进行光合作用实验的示意图，图乙是用图甲中A组装置进行实验，测得的小球藻净光合速率与光质、CO2浓度的关系(不考虑光质对呼吸作用的影响)。请回答下列问题：

(1)与蓝藻相比，小球藻在细胞结构上的主要区别是____________________________，两者都是自养生物，因为它们都能__________________________________。

(2)图甲中，B组实验时，向试管中通入18O2，则一段时间后，在小球藻呼吸产物中出现含18O的CO2，试解释这种CO2产生的过程：____________________________________。若在密闭且其他条件相同的情况下，测定图甲中A、B两组试管中氧气的变化，初始氧气浓度均为300 mg/L,24 h后，A组试管氧气浓度为500 mg/L，B组试管氧气浓度为116 mg/L，则A试管中，小球藻光合作用产生的氧气速率为

________mg/(L·h)。

(3)依据图乙曲线，当小球藻处于黄光、CO2浓度为300 μL/L时，细胞内合成ATP的场所是________________________________________；当小球藻细胞由曲线中b点状态迅速转移到a点状态时，短时间内叶绿体中的C5含量将会________。

(4)据图乙所示实验结果，为提高温室作物的产量，你的建议是____________________________________________。

解析：(1)蓝藻属于原核生物，小球藻属于真核生物，与蓝藻相比，小球藻在细胞结构上的主要区别是小球藻有核膜包被的细胞核；两者都是自养生物，因为它们都能进行光合作用，将CO2和H2O转化为有机物。(2)图甲中，B组实验小球藻只进行呼吸作用，向试管中通入18O2，18O2经小球藻的有氧呼吸第三阶段消耗转变为H182O，后者参与线粒体内有氧呼吸中丙酮酸分解过程，产生C18O2，所以一段时间后，在小球藻呼吸产物中出现含18O的CO2。根据题意可知，A试管24 h后氧气浓度增加量是500－300＝200(mg/L)，为净光合作用量，B试管24 h后氧气浓度减少量是300－116＝184(mg/L)，为呼吸消耗量，因此，小球藻24 h实际光合作用量为200＋184＝384(mg/L)，则A试管中，小球藻光合作用产生的氧气速率为384÷24＝16[mg/(L·h)]。(3)依据图乙曲线，当小球藻处于黄光、CO2浓度为300 μL/L时，小球藻同时进行光合作用和呼吸作用，所以细胞内合成ATP的场所是线粒体、叶绿体和细胞质基质；当小球藻细胞由曲线中b点状态迅速转移到a点状态时，光质由黄光变为红光，光合作用增强，短时间内光反应产生的ATP和[H]的量增加，C3被还原的量增加，导致C3减少，同时C5含量增加。(4)分析图乙曲线可知：不同的CO2浓度条件下，白光组最有利于植物净光合速率的提高，而且在实验CO2浓度范围内，随着CO2浓度的升高，三种光照条件下的净光合速率均逐渐增大。因此，温室种植作物时，可采用自然光照(白光)、适当增加CO2浓度等措施，以提高温室作物产量。

答案：(1)小球藻有核膜包被的细胞核进行光合作用，将CO2和H2O转化为有机物(2)18O2经小球藻的有氧呼吸消耗转变为H182O，后者参与线粒体内有氧呼吸中丙酮酸分解过程，产生C18O216 (3)线粒体、叶绿体和细胞质基质增加(4)采用自然光照(白光)、适当增加CO2浓度