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课时作业12　能量之源——光与光合作用
时间：45分钟　　满分：100分
一、选择题(每小题6分，共60分)
1．植物光合作用离不开色素，下列关于高等植物细胞内色素的叙述，正确的是(　　)
A．植物细胞内的色素有4种
B．植物细胞内的色素都可以参与光合作用
C．植物细胞内的色素都可以吸收和传递光能
D．植物细胞内的色素与植物的颜色也有关系
解析：植物细胞中的色素，从功能上可分为光合色素和非光合色素。光合色素主要分布在叶绿体中，包括叶绿素和类胡萝卜素两大类，共4种(叶绿素a、b，胡萝卜素和叶黄素)；非光合色素如花青素，全部分布在液泡中的细胞液中。光合色素都可以吸收、传递光能，只有极少数的处于特殊状态的叶绿素a可以将光能转换为电能。光合色素和非光合色素的颜色导致植物不同的器官呈现不同的颜色。
答案：D
2.(多选)某研究性学习小组采用盆栽实验，探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。实验开始时土壤水分充足，然后实验组停止浇水，对照组土壤水分条件保持适宜，实验结果如下图所示。下列有关分析正确的有(　　)

A．叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势
B．叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降
C．实验2～4天，光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的
D．实验2～4天，光合速率下降可能是由叶片内CO2浓度下降引起的
解析：由图示曲线信息可知，实验条件下，随干旱时间的延长叶片的光合速率呈下降趋势；对比甲、乙图示可知，叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降；由于2～4天光合速率下降早于叶绿素含量下降，因此，光合速率的下降不是叶绿素含量下降引起的；实验条件下，随时间推移，植物缺水严重、叶片失水、气孔关闭，导致CO2吸收减少，使光合速率下降。
答案：ABD
3．(2012·山东潍坊一模，9)如图曲线Ⅰ表示黄豆在适宜温度、CO2浓度为0.03%的环境中光合作用速率与光照强度的关系。在y点时改变某条件，结果发生了如曲线Ⅱ的变化。下列分析合理的是

A．与y点相比较，x点时叶绿体中C3化合物含量低
B．在y点时，适当升高温度可导致曲线由Ⅰ变为Ⅱ
C．制约x点时光合作用的因素主要是叶绿体中色素的含量
D．制约z点时光合作用的因素可能是二氧化碳浓度
解析：x点时，光照强度较弱，光反应提供的[H]和ATP较少，C3化合物的浓度较y点时高，A项不正确；题目中提到已是在适宜温度下，如果再提高温度，会降低光合作用速率，B项不正确；制约x点的光合作用因素是光照强度，C项不正确；在适宜温度下和同等光照强度条件下，提高CO2浓度可大幅度提高光合作用速率，D项正确。
答案：D
4．(2012·济南二模)将生长状况相同的轮藻叶片分成4等份，在不同的温度下分别暗处理1h，再光照1 h(光照强度相同)，测其重量变化，得到如下的数据。以下说法错误的是(　　)
组别
1
2
3
4
温度(℃)
27
28
29
30
暗处理后的重量变化(mg)
－1
－2
－3
－1
光照后和暗处理前的重量变化(mg)
＋3
＋3
＋3
＋1
A.轮藻细胞内呼吸酶的最适温度约为29℃
B．第三组轮藻光合作用产生的氧气量最多
C．第四组轮藻2 h合成的有机物总量为2 mg
D．四个组中的轮藻光合作用强度都大于呼吸作用强度
解析：暗处理后重量变化代表1 h呼吸消耗有机物量，光处理后和暗处理前的重量变化值加2 h的呼吸消耗等于光处理1 h合成的有机物总量，故轮藻细胞内呼吸酶的最适温度约为29℃；第三组轮藻合成有机物总量最多，光合产氧量也最大；第四组轮藻2 h合成有机物总量为3mg；四个组中的轮藻的光合作用强度都大于呼吸作用强度。
答案：C
5．(2012·海淀区期末)Calvin等人研究光合作用时进行了以下实验：在某种绿藻培养液中通入14CO2，再给予不同的光照时间后从培养液中提取并分析放射性物质。预测实验结果是(　　)
A．光照时间越长，固定产生的三碳化合物越多
B．在一定时间内光照时间越长，产生的放射性物质的种类越多
C．无论光照时间长短，放射性物质都会分布在叶绿体的类囊体膜上
D．只要给予光照，放射性就会出现在NADPH中
解析：本题利用放射性同位素标记考查光合作用过程。光合作用的暗反应过程中固定产生的三碳化合物会被还原。放射性物质应分布在叶绿体的基质中。NADPH是光反应阶段产生的，而二氧化碳是用于暗反应阶段的。
答案：B
6．(2012·福州八中质检)下列对叶绿体和线粒体结构和功能的叙述正确的是(　　)
A．叶绿体中可发生CO2→C3→C6H12O6过程，线粒体中可发生C6H12O6→C3→CO2过程
B．ATP和[H]在叶绿体中随水的分解而产生，在线粒体中随水的生成而产生
C．光能转变成化学能发生在叶绿体中，化学能转变成光能发生在线粒体中
D．都具有较大膜面积和复杂的酶系统，有利于新陈代谢高效而有序地进行
解析：A错误：有氧呼吸时，C6H12O6→C3H4O3发生在细胞质基质中；B错误：有氧呼吸三个阶段都产生ATP，生成水的过程消耗[H]； C错误：线粒体是完成有氧呼吸的主要场所，将葡萄糖等有机物中的化学能释放出来，合成ATP。线粒体不能把化学能转变成光能；D正确：叶绿体通过类囊体重叠扩大膜面积，线粒体通过内膜向内折叠扩大膜面积。
答案：D
7．下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是(　　)
A．光合作用和细胞呼吸的第一阶段都有丙酮酸的产生
B．光合作用产生的ATP有一部分用于细胞呼吸
C．光合作用进行的同时不一定都伴随着细胞呼吸的进行
D．光合作用和细胞呼吸都有水分的参与
解析：光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，而丙酮酸的形成在细胞呼吸的第一阶段，与光合作用无关；光反应阶段产生的ATP只能用于暗反应；生物体生命活动的每一时刻都需要能量，其能量来自于细胞的呼吸作用，因此光合作用进行的同时一定伴随着细胞呼吸的进行；水作为原料参与光合作用的光反应阶段，而细胞呼吸中水参与有氧呼吸的第二阶段。
答案：D
8．若下图Ⅰ中装置甲与装置乙敞口培养相同数量的小球藻，光照强度对小球藻产生氧气量的影响绘制成曲线如图Ⅱ(净氧量＝光合作用产生的氧气量－细胞呼吸消耗的氧气量)。据图分析，下列叙述不正确的是(　　)

A．P处净氧量为负值，是因为小球藻不进行光合作用，且细胞呼吸消耗氧气
B．Q处净氧量为零，是因为Q处小球藻不进行光合作用
C．甲与乙两管净氧量差异的原因是乙管小球藻叶绿素合成受阻，影响光合作用
D．由图Ⅱ可知，光照强度可影响光合作用强度
解析：由图可知：Q处的光强条件下，小球藻的光合作用释放出的氧气等于小球藻有氧呼吸消耗的氧气。
答案：B
9．(2012·苏北四市二次联考)如图是[H]随化合物在生物体内转移的过程，下面对其分析不正确的是(　　)

A．①产生的[H]可在②过程中将三碳化合物还原
B．[H]经⑤转移到水中，其过程需氧气参与
C．能形成ATP的过程有①②④⑤⑥⑦
D．长在向阳坡上的小麦比背阳坡上的小麦①过程旺盛
解析：①是光反应过程中水的光解，产生的[H]可在②过程即暗反应中将三碳化合物还原；⑤是有氧呼吸过程中[H]与氧生成水的过程，故[H]经⑤转移到水中，其过程需氧气参与；能形成ATP的过程为呼吸作用过程和光反应过程，故图中①④⑤⑥能形成ATP；长在向阳坡上的小麦比背阳坡上的小麦光反应即①过程旺盛。
答案：C
10.将某种绿色植物的叶片，放在特定的实验装置中，研究在10℃、20 ℃的温度条件下，分别置于5 klx、10 klx光照和黑暗条件下的光合作用和呼吸作用。结果如下图所示(横坐标为时间，单位：小时)。

对以上结果分析正确的是，该叶片(　　)
A．20 ℃时的呼吸速率是10 ℃时的4倍
B．在10 ℃、5 klx的光照下，每小时光合作用产生的氧气量是3 mg
C．在5 klx光照下，10 ℃时积累的有机物比20 ℃时少
D．在20 ℃、10 klx光照下，每小时光合作用产生的氧气量是6 mg
解析：20 ℃时的呼吸速率是10 ℃时的2倍；在10 ℃、5 klx的光照下，每小时光合作用产生的氧气量是3 mg＋0.5 mg＝3.5 mg；在5 klx光照、10 ℃条件时放出的氧气量为3 mg，而在5 klx光照、20 ℃条件时放出的氧气量仅为2 mg，说明在5 klx光照、10 ℃条件时积累的有机物比20 ℃时要多；在20 ℃、10 klx光照下，每小时光合作用产生的氧气量是5 mg＋1 mg＝6 mg。
答案：D
二、简答题(共40分)
11．(20分)(2012·南京二模)下图1表示绿色植物叶肉细胞部分结构中的某些生命活动过程，①～⑦代表各种物质，A、B代表两种细胞器。图2表示该植物叶片CO2吸收量随光照强度的变化曲线。据图回答下列问题。

(1)图1中B是________。卡尔文用同位素标记法追踪碳元素在光合作用过程中的运行：在供给植物CO2后的60 s内，相隔不同时间取样，杀死细胞并以层析法分析细胞代谢产物，通过研究发现7 s后的代谢产物中有多达12种产物含有放射性，而5 s内的代谢产物大多集中在一种物质上，该物质最可能是________(填图中序号)。
(2)若该绿色植物长时间处于黑暗状态时，则图中①→②→①的循环________(能/不能)进行，原因是___________________________ _____________________________________________。
(3)当光照强度处于图2中的D点时，图1中⑥的去向有
_____________________________________________________。
(4)图2中0—D间此幼苗呼吸作用消耗的有机物量为________ _________________________________________________________；
光合作用有机物的净积累量为____________________________ ____________________________________________。(用S1、S2、S3表示)
(5)若图2为植物25℃时CO2吸收量随光照强度的变化曲线。已知该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，请在图中画出30℃时(原光照强度和CO2浓度不变)相应的CO2吸收量随光照强度的变化曲线(要求在曲线上标明与图中A、B、C三点对应的a、b、c三个点的位置)。
解析：(1)图1中B是叶绿体。在光合作用过程中二氧化碳最终转化为葡萄糖。(2)若该绿色植物长时间处于黑暗状态时，则图中①→②→①的循环不能进行，原因是没有光反应提供的ATP与[H]，暗反应不能进行。(3)当光照强度处于图2中的D点时，图1中⑥的去向有扩散到线粒体和外界。(4)图2中0—D间此幼苗呼吸作用消耗的有机物量为S1＋S3，光合作用有机物的净积累量为S2－S1。(5)光合作用的最适温度为25℃，超过最适温度后，趋势右移。
答案：(1)叶绿体　②
(2)不能　没有光反应提供的ATP与[H]，暗反应不能进行
(3)扩散到线粒体和外界
(4) S1＋S3　S2－S1
(5)见下图

12．(20分)(2012·沈阳六校联诊)为研究CO2浓度及氮素肥料对植物光合作用的影响，某科研小组以小麦为研究对象，在盆栽条件下，利用人工气候室分别设置两种CO2浓度和两种施氮量的实验处理，实验材料分为四组，每一组种植10盆。在小麦抽穗期选择晴天，用光合作用测定仪于上午8：30～11：30连续7天进行光合速率的测定。结果如图所示，请回答相关问题。

(1)从本实验的结果可知，最有利于小麦光合作用的条件组合是________。CO2主要通过影响光合作用的________过程来影响光合速率。N是光合作用中许多重要物质的组成成分，如果某同学要测定施氮后叶片的叶绿素含量， 可取叶片1克放入研钵中，加入二氧化硅研磨，同时加入一定量的________用于提取色素，提取色素后用一定方法测定。
(2)本实验过程中测定光合速率每天选定8：30～11：30这一时间段是为了控制______________________等无关变量，题意中可减少实验误差的措施还有__________________________________。
(3)若要利用该装置研究施氮量为200 mg·kg－1的氮肥对植物呼吸作用的影响，该装置需要在____________条件下测定。
(4)从上述实验分析，在大气CO2浓度增大的条件下，若想 更有效地提高小麦的产量，可以采取的措施是________。目前温室效应问题产生的主要原因是人类过多使用化石燃料，从物质循环角度看，化石燃料中的碳首先是通过生态系统中________的光合作用而进人生物群落的，从能量流动角度看，化石燃料中的能量是各营养级中不能被下一个营养级利用、也不被____________利用的能量。
解析：(1)从图中不难看出，最佳组合是高大气CO2浓度和200 mg·kg－1施氮量。CO2浓度主要影响光合作用的暗反应过程中CO2的固定。叶绿体中的色素难溶于水易溶于有机溶剂，提取时所用的试剂是丙酮或无水乙醇。(2)影响光合作用的因素有很多，为了使该实验结果更加准确，应控制其他条件相同且适宜，如光照强度和温度。每一组种植10盆是为了减少实验误差。(3)研究植物的呼吸作用，一般在黑暗条件下测定。(4)该实验研究的是CO2的浓度和氮肥对光合作用的影响，增大CO2浓度的条件下，适量施用氮肥，能更有效地提高小麦产量。大气中的碳元素先通过生产者的光合作用进入生物群落，动植物的遗体变成化石燃料，再通过燃烧回到大气。每一营养级都有一部分未被利用的能量，这部分能量不会被下一营养级利用，也不会被分解者利用，储存在化石燃料中。
答案：(1)高大气CO2浓度和200 mg·kg－1施氮量　暗反应　丙酮(或无水乙醇)　(2)光照强度、温度　每一组种植10盆　(3)黑暗　(4)适当施用氮肥　生产者　分解者

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