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练案[10]必修1　第三单元　细胞的能量供应和利用
第3讲　第2课时　影响光合作用的环境因素及其应用
A组
一、选择题
1．下列几个放射性同位素示踪实验，对其结果的叙述不正确的是( )
A．给蓝细菌提供14CO2，可以检测出14C6H12O6
B．小白鼠吸入18O2，在其尿液中可以检测到HO
C．给水稻提供14CO2，则其根细胞在缺氧状态下有可能出现14C2H5OH
D．给水稻提供HO，一段时间后其叶肉细胞内不可能出现C6HO6
2．在CO2浓度为0.03%和适宜的恒定温度条件下，测定植物甲和植物乙在不同光照条件下的光合速率，结果如图，下列有关分析正确的是( )
A．a点时，植物甲不进行光合作用
B．c点时，植物甲和植物乙制造的有机物一样多
C．b点时，植物乙的叶肉细胞中只有细胞质基质和线粒体能产生ATP
D．d点时，主要是CO2的浓度限制了植物乙的光合速率增大
3．如图表示植物叶肉细胞光合作用和细胞呼吸过程中氢元素的转移途径，下列相关叙述不正确的是( )
H2ONADPH(CH2O)[H]H2O
A．过程①④在生物膜上进行
B．光合作用的原料H2O中的氧可以依次经过①②③④转移到细胞呼吸的产物H2O中
C．植物体光补偿点时，叶肉细胞内的过程③④中合成的ATP少于过程①合成的ATP
D．过程①②③④都有能量的转化
4．已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃。如图表示该植物在30 ℃时光合作用强度与光照强度的关系。若改变环境条件，曲线中有关点的移动情况正确的是( )
A．若温度突然从30 ℃下降到25 ℃，则a点上移、b点左移、m值增加
B．若b点时突然增大环境CO2浓度，则b点右移、m值增加
C．若c点时突然增大环境CO2浓度，则短时间内植株叶肉细胞叶绿体内的C3含量会减少、C5含量会增加
D．若b点时突然减弱光照强度，则短时间内植株叶肉细胞叶绿体内的C3含量会减少，C5含量会增加
5．将一植株放在密闭玻璃罩内，置于室外一昼夜，获得实验结果如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．图甲中的光合作用开始于C点之前，结束于F点之后
B．到达图乙中的d点时，玻璃罩内的CO2浓度最高
C．图甲中的F点对应图乙中的g点
D．经过这一昼夜之后，植物体的有机物含量会增加
6．如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成立的是( )
A．横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度
B．横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
C．横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度
D．横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
二、非选择题
7．(2023·山西省八校联考)黄瓜是人们餐桌上的常见蔬菜，某科研小组在晴朗的白天，分别对生长在强光下和弱光下的黄瓜幼苗吸收CO2的速率[单位：g/(cm2·h)]、气孔阻力(气孔开度减小，气孔阻力增大)等生理指标进行了测定，结果如图。请据图回答下列问题。
(1)由图1可知，与强光下相比，弱光下黄瓜幼苗吸收CO2的速率下降的主要原因是 。
(2)10：00～12：00，光照强度不断增强，但实验测得强光下黄瓜幼苗吸收CO2的速率却下降，请结合图2分析原因： 。
(3)若要测定强光和弱光对黄瓜幼苗光合色素的影响，需提取光合色素进行研究，则提取色素的原理是 ，分离色素的方法是 。
(4)温度在一天中会发生变化，科研小组若要测定黄瓜幼苗一天中某一时段的总光合速率，还要测定这一时段幼苗的 ，若在白天进行该过程，需采取的措施是 。
B组
一、选择题
1．(2022·陕西安康一模)植物叶肉细胞能进行光合作用亦能进行呼吸作用，两代谢过程中存在多种相似物质的转化，如水的分解与合成、二氧化碳的产生与消耗等。下列相关叙述正确的是( )
A．若给植株提供HO，一段时间后能在体内检测出C18O2
B．若给植株提供HO，一段时间后周围空气中会检测出C18O2
C．光合作用和呼吸作用过程中产生的还原氢未储存活跃的化学能
D．CO2的产生和CO2的消耗都是在生物膜上进行
2．(2023·江苏连云港期初)光合作用和细胞呼吸是植物体的两个重要生理活动，下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述，错误的是( )
A．适宜的光照下，叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成
B．细胞呼吸过程中有机物中稳定的化学能主要转变为ATP中活跃的化学能
C．用HO培养小球藻，一段时间后可在其产生的糖类和氧气中检测到18O
D．夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，有利于提高作物产量
3．图甲为黑藻在适宜温度下O2释放速率随光照强度的变化。图乙是将黑藻放在适宜温度的密闭环境(不同时间内光照强度不同)中，测得的密闭环境中CO2浓度随时间的变化情况。下列叙述错误的是( )
A．图甲中，当光照强度相对值为2时，黑藻的O2产生速率相对值为0
B．图甲中，当光照强度相对值为7时，若要提高黑藻光合速率，可适当增加CO2浓度
C．图乙中黑藻的光合速率等于呼吸速率的时间段是4～6 h、8～10 h
D．由图乙分析，黑藻在该密闭环境中经过12 h后有机物的含量上升
4．下图1、2、3为光合作用探索历程中的经典实验的分析及拓展(图1中叶片黄白色部分不含叶绿体)。以下叙述错误的是( )
A．图1中b和c部位对照，可以说明光合作用需要光照；a和b部位对照，可以说明光合作用需要叶绿体
B．图2实验运用了同位素标记技术，该实验的目的是探究光合作用产生的氧气的来源
C．图3实验选择叶绿体呈螺旋带状排列的水绵主要是便于观察
D．图3实验主要根据厌氧细菌的分布来证明叶绿体是光合作用的场所
5．(2017·全国卷丙)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
6．图甲中，A、B分别为培植于无色透明气球内、质量相等的某植物幼苗，气球可膨胀、收缩，其中B已死亡。气球内的培养液中均含CO2缓冲液(维持气球内CO2浓度不变)，初始时指针指向正中零的位置。图乙为相同时间内测得的灯泡到水面的距离与指针偏转格数的关系曲线，每次实验后指针复零。下列相关描述不正确的是( )
A．在适宜光照条件下，指针将向右偏转
B．该实验的自变量为光照强度，c点的含义为单位时间内O2释放量最大
C．ce段说明随灯泡到水面距离的增大，单位时间内O2释放量减少
D．f点与a、b、c、d点的指针的偏转方向相同，但数值较小
二、非选择题
7．(2023·黑龙江六校联考)不同植物的光合作用过程有所不同，图1是三种不同类型植物的CO2同化方式示意图，图2表示生活在不同地区的上述三种植物在晴朗夏季的CO2吸收速率日变化曲线。已知玉米叶肉细胞叶绿体固定CO2的酶对CO2的亲和力高于水稻，请据图分析并回答：
(1)吸收光能的色素分布在叶绿体 。以光合色素的 为纵坐标，以波长为横坐标，所得曲线就是光合色素的吸收光谱。
(2)图1水稻、玉米和景天科植物中，最适应炎热干旱环境的植物是 ，原因是 。
(3)图2中，在10点到12点期间，B植物的光合速率下降，原因是 ；而C植物的光合速率继续升高，原因是 。
(4)图2中，在4点时，A植物的光合速率为0μmol/(m2·s)；在12点时该植物能不能进行光合作用？能。
练案[10]必修1　第三单元　细胞的能量供应和利用
第3讲　第2课时　影响光合作用的环境因素及其应用
A组
一、选择题
1．下列几个放射性同位素示踪实验，对其结果的叙述不正确的是( D )
A．给蓝细菌提供14CO2，可以检测出14C6H12O6
B．小白鼠吸入18O2，在其尿液中可以检测到HO
C．给水稻提供14CO2，则其根细胞在缺氧状态下有可能出现14C2H5OH
D．给水稻提供HO，一段时间后其叶肉细胞内不可能出现C6HO6
解析：蓝细菌是自养型细菌，能利用CO2和水合成有机物，给蓝细菌提供14CO2，可以检测出14C6H12O6，A正确；小白鼠吸入18O2，在有氧呼吸第三阶段与[H]结合生成HO，在其尿液中可以检测到HO，B正确；给水稻提供14CO2，通过光合作用将14CO2合成葡萄糖并运输到根细胞，缺氧时根细胞可进行无氧呼吸产生14C2H5OH，C正确；给水稻提供HO，在有氧呼吸的第二阶段HO参与丙酮酸的氧化生成C18O2，叶肉细胞通过光合作用的暗反应利用C18O2可生成C6HO6，D错误。
2．在CO2浓度为0.03%和适宜的恒定温度条件下，测定植物甲和植物乙在不同光照条件下的光合速率，结果如图，下列有关分析正确的是( D )
A．a点时，植物甲不进行光合作用
B．c点时，植物甲和植物乙制造的有机物一样多
C．b点时，植物乙的叶肉细胞中只有细胞质基质和线粒体能产生ATP
D．d点时，主要是CO2的浓度限制了植物乙的光合速率增大
解析：光照强度为a点时，为植物甲的光补偿点，此时植物甲的光合作用强度等于呼吸作用强度，A错误；光照强度为c点时，植物甲和植物乙的净光合速率相同，但呼吸作用不同，因此植物甲和植物乙制造的有机物不一样，B错误；光照强度为b点时，为植物乙的光补偿点，此时植物乙的光合作用强度等于呼吸作用强度，因此产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体，C错误；d点时植物乙达到光饱和点，因此光照强度不再是限制因素，而题中又提出“适宜的恒定温度条件”，因此此时限制植物乙的光合速率增大的主要环境因素是CO2的浓度，D正确。
3．如图表示植物叶肉细胞光合作用和细胞呼吸过程中氢元素的转移途径，下列相关叙述不正确的是( B )
H2ONADPH(CH2O)[H]H2O
A．过程①④在生物膜上进行
B．光合作用的原料H2O中的氧可以依次经过①②③④转移到细胞呼吸的产物H2O中
C．植物体光补偿点时，叶肉细胞内的过程③④中合成的ATP少于过程①合成的ATP
D．过程①②③④都有能量的转化
解析：过程①光反应阶段在叶绿体的类囊体薄膜上进行，④有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行，A正确；光合作用的原料H2O中的氧可以依次经过①光反应释放到环境中，环境中的氧可通过④有氧呼吸第三阶段转移到细胞呼吸的产物H2O中，中间不经过②③，B错误；植物体光补偿点时，整体植株的光合作用等于呼吸作用，但植物的非绿色组织只能进行呼吸作用不能进行光合作用，故叶肉细胞的光合作用应大于自身的呼吸作用，即③④中合成的ATP少于过程①合成的ATP，C正确；过程①②③④不仅有物质的变化过程也伴有能量的转化，D正确。
4．已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃。如图表示该植物在30 ℃时光合作用强度与光照强度的关系。若改变环境条件，曲线中有关点的移动情况正确的是( A )
A．若温度突然从30 ℃下降到25 ℃，则a点上移、b点左移、m值增加
B．若b点时突然增大环境CO2浓度，则b点右移、m值增加
C．若c点时突然增大环境CO2浓度，则短时间内植株叶肉细胞叶绿体内的C3含量会减少、C5含量会增加
D．若b点时突然减弱光照强度，则短时间内植株叶肉细胞叶绿体内的C3含量会减少，C5含量会增加
解析：若温度突然从30 ℃下降到25 ℃，呼吸作用强度下降，a点为呼吸强度，应上移，同时光合作用强度增大，b点时，光合速率与呼吸速率相等，m值为最大光合作用强度，故b点左移，m值增加，A正确；b点时光合作用强度＝呼吸作用强度，若b点时突然增大环境CO2浓度，暗反应增强，b点左移，增大CO2浓度有利于光合作用，m值增加，B错误；若c点时突然增大环境CO2浓度，C3的合成速率加快，由于C3的还原速率不变，短时间内C3的含量增加，C5含量减少，C错误；若b点时突然减弱光照强度，合成的ATP和NADPH减少，C3的还原速率减慢，由于C3的合成速率不变，短时间内C3含量会增加，C5含量会减少，D错误。
5．将一植株放在密闭玻璃罩内，置于室外一昼夜，获得实验结果如图所示。下列有关说法错误的是( C )
A．图甲中的光合作用开始于C点之前，结束于F点之后
B．到达图乙中的d点时，玻璃罩内的CO2浓度最高
C．图甲中的F点对应图乙中的g点
D．经过这一昼夜之后，植物体的有机物含量会增加
解析：分析图示，图甲C点以后玻璃罩内CO2浓度开始降低，说明光合作用开始于C点之前，F点光合速率等于呼吸速率，说明光合作用结束于F点之后，A正确；图乙中d点之前光照强度弱，光合速率小于呼吸速率，玻璃罩内CO2浓度增加，d时光合速率等于呼吸速率，d点之后光合速率大于呼吸速率，玻璃罩内CO2浓度降低，因此d点时，玻璃罩内的CO2浓度最高，B正确；图乙中d点和h点时光合速率与呼吸速率相等，h点对应甲图中的F点，C错误；分析图甲，一昼夜后，G点CO2浓度小于开始时A点的浓度，减少的这部分CO2通过光合作用合成有机物储存在植物体内，因此植物体的有机物含量会增加，D正确。
6．如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成立的是( D )
A．横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度
B．横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
C．横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度
D．横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
解析：如果横坐标是CO2浓度，在一定温度范围内，随着温度升高，光合作用增强，但超过最适温度光合作用强度反而下降，A项错误；若横坐标是温度，则随着温度升高，甲、乙曲线在最高点后都应下降，而不是保持水平，B项错误；叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，其他波长的光色素吸收很少或不吸收，光合作用强度也相应较弱或为零，C项错误；若横坐标表示光照强度，甲可以表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度，D项正确。
二、非选择题
7．(2023·山西省八校联考)黄瓜是人们餐桌上的常见蔬菜，某科研小组在晴朗的白天，分别对生长在强光下和弱光下的黄瓜幼苗吸收CO2的速率[单位：g/(cm2·h)]、气孔阻力(气孔开度减小，气孔阻力增大)等生理指标进行了测定，结果如图。请据图回答下列问题。
(1)由图1可知，与强光下相比，弱光下黄瓜幼苗吸收CO2的速率下降的主要原因是弱光下光反应产生的NADPH和ATP比强光下少，还原C3生成有机物的量少。
(2)10：00～12：00，光照强度不断增强，但实验测得强光下黄瓜幼苗吸收CO2的速率却下降，请结合图2分析原因：该时段气孔阻力增大，黄瓜幼苗吸收CO2的速率减慢。
(3)若要测定强光和弱光对黄瓜幼苗光合色素的影响，需提取光合色素进行研究，则提取色素的原理是绿叶中的光合色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，可用无水乙醇提取绿叶中的光合色素，分离色素的方法是纸层析法。
(4)温度在一天中会发生变化，科研小组若要测定黄瓜幼苗一天中某一时段的总光合速率，还要测定这一时段幼苗的呼吸速率，若在白天进行该过程，需采取的措施是遮光处理。
解析：(1)与强光下相比，弱光下黄瓜幼苗吸收CO2的速率下降，主要原因是弱光下光反应产生的NADPH和ATP比强光下少，还原C3生成有机物的量少。(2)结合题图可知，从10：00到12：00，光照强度不断增强，但气孔阻力增大，气孔开度减小，黄瓜幼苗吸收CO2的速率减慢，导致光合速率下降。(3)若要测定强光和弱光对黄瓜幼苗光合色素的影响，需提取光合色素进行研究，提取色素时可用无水乙醇，原理是绿叶中的光合色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中；分离色素用纸层析法，原理是光合色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散得快。(4)要测定黄瓜幼苗一天中某一时段的总光合速率，还要测定这一时段幼苗的呼吸速率，若要在白天测定幼苗的呼吸速率，需要进行遮光处理。
B组
一、选择题
1．(2022·陕西安康一模)植物叶肉细胞能进行光合作用亦能进行呼吸作用，两代谢过程中存在多种相似物质的转化，如水的分解与合成、二氧化碳的产生与消耗等。下列相关叙述正确的是( B )
A．若给植株提供HO，一段时间后能在体内检测出C18O2
B．若给植株提供HO，一段时间后周围空气中会检测出C18O2
C．光合作用和呼吸作用过程中产生的还原氢未储存活跃的化学能
D．CO2的产生和CO2的消耗都是在生物膜上进行
解析：给植物提供HO，其参与有氧呼吸第二阶段，水中的氧可以转变为二氧化碳中的氧，所以一段时间后周围环境中检测出C18O2，A错误，B正确；光合作用产生的NADPH和呼吸作用产生的NADH都储存了活跃的化学能，C错误；CO2的产生在线粒体基质，和CO2的消耗在叶绿体基质，都不在生物膜上进行，D错误。
2．(2023·江苏连云港期初)光合作用和细胞呼吸是植物体的两个重要生理活动，下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述，错误的是( B )
A．适宜的光照下，叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成
B．细胞呼吸过程中有机物中稳定的化学能主要转变为ATP中活跃的化学能
C．用HO培养小球藻，一段时间后可在其产生的糖类和氧气中检测到18O
D．夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，有利于提高作物产量
解析：光合作用的光反应阶段产生ATP，光反应的条件是光照，场所是叶绿体，有氧呼吸的三个阶段都能合成ATP，有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，A正确；光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中有机物中的化学能大部分以热能形式散失，少部分转变为ATP中活跃的化学能，B错误；用HO培养小球藻，在叶绿体中进行光合作用，进行水的光解形成氧气和NADPH，则最先检测到含有放射性的产物是氧气；HO可参与有氧呼吸的第二阶段，在CO2中可检测到被标记的18O，再通过光合作用的暗反应阶段，转移到糖类等有机物中，C正确；夏季连续阴天，光照强度减弱，光合作用合成的有机物减少，夏季的气温较高，细胞呼吸作用较强，细胞呼吸分解的有机物较多，不利于植物生长，所以大棚中白天适当增加光照，提高光合作用强度，夜晚适当降低温度，降低细胞呼吸强度从而增加净光合作用强度，可提高作物产量，D正确。
3．图甲为黑藻在适宜温度下O2释放速率随光照强度的变化。图乙是将黑藻放在适宜温度的密闭环境(不同时间内光照强度不同)中，测得的密闭环境中CO2浓度随时间的变化情况。下列叙述错误的是( A )
A．图甲中，当光照强度相对值为2时，黑藻的O2产生速率相对值为0
B．图甲中，当光照强度相对值为7时，若要提高黑藻光合速率，可适当增加CO2浓度
C．图乙中黑藻的光合速率等于呼吸速率的时间段是4～6 h、8～10 h
D．由图乙分析，黑藻在该密闭环境中经过12 h后有机物的含量上升
解析：图甲中，当光照强度相对值为0时，黑藻的O2吸收速率相对值为2，说明黑藻在黑暗条件下的呼吸速率相对值为2，当光照强度相对值为2时，黑藻的O2产生速率等于黑藻的呼吸速率，故此时黑藻的O2产生速率相对值为2，A错误；图甲中光照强度相对值为7时，黑藻光合速率已达到最大，此时限制光合速率的因素不再是光照强度，题干显示相关数据是在适宜的温度条件下测得的，故此时限制光合速率的因素应是CO2浓度，此时若要提高黑藻光合速率，可适当提高CO2浓度，B正确；图乙实验过程中4～6 h与8～10 h两个时间段内密闭环境中的CO2浓度均未发生变化，说明4～6 h、8～10 h这两个时间段内黑藻的细胞呼吸速率均与光合速率相等，C正确；通过比较实验起始时和结束时对应密闭环境中的CO2浓度，可直接判断植物体内的有机物总量变化情况：若结束时高于起始时，则植物体内的有机物总量减少；若结束时低于起始时，则植物体内的有机物总量增加；若结束时与起始时基本持平，则植物体内的有机物总量基本不变，根据图乙可知，实验12 h后密闭环境中的CO2浓度低于起始时的，说明植物体内有机物的含量上升，D正确。
4．下图1、2、3为光合作用探索历程中的经典实验的分析及拓展(图1中叶片黄白色部分不含叶绿体)。以下叙述错误的是( D )
A．图1中b和c部位对照，可以说明光合作用需要光照；a和b部位对照，可以说明光合作用需要叶绿体
B．图2实验运用了同位素标记技术，该实验的目的是探究光合作用产生的氧气的来源
C．图3实验选择叶绿体呈螺旋带状排列的水绵主要是便于观察
D．图3实验主要根据厌氧细菌的分布来证明叶绿体是光合作用的场所
解析：图3实验结果是需氧细菌分布于叶绿体被光束照射的部位，由此证明叶绿体是光合作用的场所，O2是由叶绿体释放出来的。
5．(2017·全国卷丙)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 )
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
解析：类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，不能吸收红光，A项错误；通过测量叶绿素对不同波长光的吸收值，可以绘制其吸收光谱，B项正确；CO2的吸收速率反映光合作用速率的变化，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，C项正确；640～660 nm波长的光属于红光，叶绿素可以吸收红光，将水分解成氧和[H]，氧直接以分子的形式释放出去，D项正确。
6．图甲中，A、B分别为培植于无色透明气球内、质量相等的某植物幼苗，气球可膨胀、收缩，其中B已死亡。气球内的培养液中均含CO2缓冲液(维持气球内CO2浓度不变)，初始时指针指向正中零的位置。图乙为相同时间内测得的灯泡到水面的距离与指针偏转格数的关系曲线，每次实验后指针复零。下列相关描述不正确的是( D )
A．在适宜光照条件下，指针将向右偏转
B．该实验的自变量为光照强度，c点的含义为单位时间内O2释放量最大
C．ce段说明随灯泡到水面距离的增大，单位时间内O2释放量减少
D．f点与a、b、c、d点的指针的偏转方向相同，但数值较小
解析：在适宜光照条件下，光合作用速率大于细胞呼吸速率，有O2的释放，此时A侧浮力增大，指针将向右偏转，A正确；实验研究光照强度对光合作用的影响，实验的自变量为光照强度，c点表示单位时间内O2释放量最大，此时净光合速率最大，B正确；据曲线图分析可知，ce段随灯泡到水面距离的增大，单位时间内O2释放量减少，C正确；f点与a、b、c、d点相比，细胞呼吸速率大于光合作用速率，气球内气体量减少，因此指针的偏转方向相反，D错误。
二、非选择题
7．(2023·黑龙江六校联考)不同植物的光合作用过程有所不同，图1是三种不同类型植物的CO2同化方式示意图，图2表示生活在不同地区的上述三种植物在晴朗夏季的CO2吸收速率日变化曲线。已知玉米叶肉细胞叶绿体固定CO2的酶对CO2的亲和力高于水稻，请据图分析并回答：
(1)吸收光能的色素分布在叶绿体类囊体薄膜上。以光合色素的吸收光能的百分比(吸光率)为纵坐标，以波长为横坐标，所得曲线就是光合色素的吸收光谱。
(2)图1水稻、玉米和景天科植物中，最适应炎热干旱环境的植物是景天科植物，原因是该类植物白天气孔关闭，可以减少水分的散失，夜晚吸收CO2，不影响光合作用的进行(合理即可)。
(3)图2中，在10点到12点期间，B植物的光合速率下降，原因是该时间段温度较高，水稻植株部分气孔关闭，CO2供应不足(合理即可)；而C植物的光合速率继续升高，原因是玉米可以利用低浓度的CO2，此时光照强度不断增强，所以光合速率继续升高(合理即可)。
(4)图2中，在4点时，A植物的光合速率为0μmol/(m2·s)；在12点时该植物能不能进行光合作用？能。
解析：(1)吸收光能的色素分布在叶绿体类囊体薄膜上。以光合色素吸收光能的百分比或吸光率为纵坐标，以波长为横坐标，所得曲线就是光合色素的吸收光谱。(2)分析图1中三种植物，景天科植物可以将夜晚吸收的CO2储存在液泡中，然后白天用于光合作用；炎热干旱条件下，为减少水分散失，白天植物一般关闭气孔，该环境下景天科植物更能适应生存。(3)由图1可知，水稻对CO2的吸收是在白天进行的，且没有固碳作用，玉米吸收CO2也是在白天进行的，由于有固碳作用，它的吸收能力较强，能利用较低浓度的CO2，景天科植物夜晚吸收CO2，白天时再利用液泡中储存的CO2进行光合作用，根据以上特点，与图2中曲线比较可得，B对应的是水稻，C对应的是玉米，A对应的是景天科植物。在10点到12点期间，温度较高，会使植物的部分气孔关闭，CO2供应不足，引起B植物光合速率下降，而C植物能利用低浓度的CO2，此时光照强度不断增强，所以其光合速率继续升高。(4)在4点时，没有光照，A植物不能进行光合作用；在12点时，虽然从外界吸收的CO2为零，但可以利用储存的CO2进行光合作用。(共58张PPT)
必修1
分子与细胞
第三单元　细胞的能量供应和利用
第3讲　能量之源——光与光合作用
第2课时　影响光合作用的环境因素及其应用
课标要求 核心素养
说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖类与氧气的过程中转换并储存为糖类中的化学能。 1.通过分析光合作用与细胞呼吸的关系，形成结构与功能相适应、物质与能量相互依存的生命观念。
(生命观念)
2．分析影响光合作用因素的曲线模型，理解环境因素对光合作用的影响。(科学思维)
3．通过探究环境因素对光合作用速率影响实验，培养学生实验设计和分析能力。(科学探究)
4．应用影响光合作用的环境因素知识，指导农业生产。(社会责任)
1．内部因素
(1)植物自身的遗传特性(如植物品种不同)
以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。
(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
增大
加快
2．外部因素
(1)CO2浓度
(2)光照强度
(3)温度
(4)水分和矿质元素
易错整合，判断正误。
(1)生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合速率未随之增加，主要限制因素是光反应。(　　)
(2)延长光照时间能提高光合作用强度。(　　)
(3)植物体从土壤中吸收的水分主要用于光合作用。(　　)
(4)白天与夜间适当提高温度，有利于增加大棚蔬菜的产量。(　　)
(5)适时进行灌溉可以缓解作物的“光合午休”程度。(　　)
(6)作物合理间作套种，可充分利用光能。(　　)
√
×
×
×
√
√
1．(生产实践)土壤板结，光合速率下降的原因是_____________
________________________________________________________________________________________________________________________________________。
2．(生产实践)北方夏季中午时，光照强度很强，植物出现“午休” 现象的原因是：______________________________________________
__________________________。
土壤板结，导致土壤中缺氧，根细胞进行无氧呼吸，产生的ATP减少，供给根细胞用于矿质元素吸收的能量减少，光合色素的合成和酶数量减少，光合作用减弱
光照强度过强，温度升高，导致气孔关闭，细胞CO2供应不足，光合作用减弱
3．(生产实践)大棚种植使用有机肥有利于增产，请从影响光合作用的因素角度分析原因。
提示：有机肥在被微生物分解的时候会产生无机盐并释放CO2，促进光合作用。
光合作用曲线中的“关键点”移动
(1)A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点下移；反之，A点上移。
(2)B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变)
B点(补偿点) C点(饱和点)
适当增大CO2浓度(光照强度) 左移 右移
适当减小CO2浓度(光照强度) 右移 左移
土壤缺Mg2＋ 右移 左移
注意：细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。
(3)D点：代表最大光合速率，若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。
考向　考查影响光合作用的因素
　 (2021·北京卷，3)将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后，测定HT植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是(　　)
例 1
B
A．两组植株的CO2吸收速率最大值接近
B．35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等
C．50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能
D．HT植株表现出对高温环境的适应性
解析：由图可知，CT植株和HT植株的CO2吸收速率最大值基本一致，都接近于3(mmol·cm－2·s－1)，A正确；CO2吸收速率代表净光合速率，而总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，由图可知35 ℃时两组植株的净光合速率相等，但呼吸速率未知，故35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率无法比较，B错误；由图可知，50 ℃时HT植株的净光合速率大于零，说明能积累有机物，而CT植株的净光合速率不大于零，说明不能积累有机物，C正确；由图可知，在较高的温度下HT植株的净光合速率仍大于零，能积累有机物进行生长发育，体现了HT植株对高温环境的适应性，D正确。
┃┃易错提醒
关于环境因素影响光合速率的两点提醒
温度改变对光合作用的影响 当温度改变时，不管是光反应还是暗反应都会受影响，但主要是影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多
CO2浓度对光合作用的影响 CO2浓度很低时，光合作用不能进行，但CO2浓度过高时，会抑制植物的细胞呼吸，进而影响光合作用
〔变式训练〕
1．(2023·湖南衡阳八中检测)如图表示植物光合速率随光照强度改变的曲线，请分析并选出不正确的一项(　　)
B
A．若适当提高温度，光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值，则补偿点B应相应地向右移动
B．若增加二氧化碳浓度，B点左移，C点左移，D点向右上方移动
C．D点时，ATP从类囊体薄膜向叶绿体基质移动
D．若图为阳生植物，则换为阴生植物，B点向左移动，D点向左下方移动
解析：B点为光补偿点，此时光合作用与呼吸作用强度相等，若适当提高温度，光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值，则补偿点B应相应地向右移动，A正确；若增加二氧化碳浓度，则光合作用强度增加，B点左移，C点右移，D点向右上方移动，B错误；D点时的光合作用强度最大，其光反应产生的ATP从类囊体薄膜移向叶绿体基质，参与暗反应过程中三碳化合物的还原，C正确；若换为阴生植物，B点向左移动，D点向左下方移动，D正确。
2．甲图表示适宜温度下衣藻的O2释放速率与光照强度的关系；在适宜温度下，每两小时测一次衣藻培养液中CO2浓度的相对值，结果如图乙所示。下列叙述不正确的是(　　)
D
A．甲图中光照强度相对值低于4时，影响衣藻光合作用强度的主要因素是光照强度
B．甲图中光照强度相对值为7时，提高CO2浓度一般会使衣藻的光合作用强度增大
C．若乙图中有两小时没有光照，最可能是2～4 h时间段
D．乙图中若呼吸强度不变，4～6 h的平均光照强度大于8～10 h的平均光照强度
解析：甲图中光照强度相对值低于4时，衣藻光合作用还未达到饱和，因此影响衣藻光合作用的主要因素是光照强度，A正确；甲图中光照强度相对值为7时，衣藻光合作用达到饱和，提高CO2浓度可以提高光合作用强度，B正确；乙图中2～4 h CO2浓度增加，可能是没有光照，植物只进行细胞呼吸，C正确；4～6 h和8～10 h衣藻光合作用强度和细胞呼吸强度相等，但4～6 h CO2浓度更高，因此此时光照强度更小，D错误。
1．光合作用与细胞呼吸的物质转化过程
(1)填写相关物质名称：a.叶绿体中的色素，b.O2，c._________，d.ADP，e.NADPH，f.______，g.CO2，h.______。
ATP
C5
C3
(2)生理过程及场所
序号 ① ② ③ ④ ⑤
生理 过程 _________ 暗反应 有氧呼吸 第一阶段 有氧呼吸 第二阶段 有氧呼吸
第三阶段
场所 叶绿体 类囊体 薄膜 _________ ______ _________ ______ 线粒体 基质 _________
______
光反应
叶绿体
基质
细胞质
基质
线粒体
内膜
C3H4O3(丙酮酸)
有氧呼吸Ⅲ
有氧呼吸Ⅰ、Ⅱ
2．光合作用与细胞呼吸的能量转化
3．光合作用、细胞呼吸的“三率”图示模型
(1)“三率”的表示方法
①呼吸速率：绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织一定时间内_________释放量或______吸收量，即图1中___点。
②净光合速率：绿色组织在有光条件下测得的一定时间内O2_________、CO2_________或有机物________，即图1中的______段对应的CO2量，也称为表观光合速率。
③总(实际)光合速率＝_______________＋____________，即图1中的______段对应的CO2总量。
CO2
O2
A
释放量
吸收量
积累量
C′C
净光合速率
呼吸速率
AD
(2)图2中曲线Ⅰ表示____________，曲线Ⅲ表示_________，曲线Ⅱ表示____________。交点D对应点E，此时净光合量为___，___点时植物生长最快。
(3)图3中曲线c表示_______________，d表示____________，c＋d表示_______________。在G点时，总光合速率是呼吸速率的___倍。
(4)图1中B点对整个植株而言，光合速率___呼吸速率，而对于叶肉细胞来说，光合速率___呼吸速率。(填“>”“＝”或“<”)
总光合量
呼吸量
净光合量
0
B
净光合速率
呼吸速率
总光合速率
2
＝
>
易错整合，判断正误。
(1)光合作用过程中产生的NADPH可用于有氧呼吸的第三阶段。(　　)
(2)叶绿体产生的O2可进入线粒体被直接利用，线粒体产生的H2O可进入叶绿体被直接利用。(　　)
(3)进入叶绿体的CO2不能被NADPH直接还原，植物体的净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长。(　　)
×
√
√
1．我们观测到的光合作用指标，如O2的产生量，不是植物光合作用实际产生的总O2量，其原因是__________________________________
____________________。
植物在进行光合作用的同时，
还会进行呼吸作用
2．给密闭玻璃瓶中的植物幼苗提供适宜的水、无机盐、光照强度、温度等条件，幼苗的生存时间一般不会太长，原因可能是____________________________________________________________________________________。
随着植物生长，土壤的水分会减少，土壤中的无机盐含量会下降，空气中CO2含量减少等
1．归纳光合作用与有氧呼吸中NADPH、NADH、ATP的来源与去路
2．真正光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系
(1)判定方法
(2)相关计算
①光合作用实际产氧量(叶绿体产氧量)＝实测植物氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量。
②光合作用实际CO2消耗量(叶绿体消耗CO2量)＝实测植物CO2吸收量＋细胞呼吸CO2释放量。
③光合作用葡萄糖净生产量(葡萄糖积累量)＝光合作用实际葡萄糖生产量(叶绿体产生或合成的葡萄糖量)－细胞呼吸葡萄糖消耗量。
3．自然环境中一昼夜植物CO2吸收或释放速率的变化曲线分析
4．密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线分析
提醒：分析光合作用或细胞呼吸速率的变化时，应分析曲线变化趋势的快慢，也就是斜率。
如图表示在有氧条件下某高等植物体内有关的生理过程示意图，①～⑤表示有关过程，X、Y、Z和W表示相关物质。请据图判断下列说法，错误的是(　　)
例 2
B
A．X、Y、Z物质分别表示C3、丙酮酸和ATP
B．①～⑤过程中能产生ATP的有①②③④
C．②⑤过程分别表示C3的还原和CO2的固定
D．光合速率小于呼吸速率时，④过程产生的CO2会释放到细胞外
解析：据图可知，物质X是CO2固定的产物，所以X表示C3。物质Y是葡萄糖氧化分解成CO2的中间产物，所以Y表示丙酮酸。物质Z是光反应产生用于暗反应的ATP，A项正确；图中①过程表示光反应，能产生ATP。②过程表示暗反应中C3的还原，消耗ATP而不能产生ATP。③过程表示有氧呼吸的第一阶段，能产生ATP。④过程表示有氧呼吸第二阶段(或第二、三阶段)，能产生ATP。⑤过程表示暗反应中CO2的固定，不能产生ATP，B项错误、C项正确；光合速率小于呼吸速率时，④过程产生的CO2要比⑤过程消耗的CO2多，所以会有一部分CO2释放到细胞外，D项正确。
〔变式训练〕
3．(2023·山东济南调研)图甲表示植物在不同光照强度下单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化，图乙表示植物光合速率与光照强度的关系曲线。假设不同光照强度下细胞呼吸强度相等，下列说法正确的是(　　)
B
A．若图甲代表水稻，图乙代表蓝细菌，则图甲的c光照强度下与图乙的C时细胞中产生ATP的场所都有细胞质基质、线粒体和叶绿体
B．若图甲与图乙为同一植物，则相同温度下，图甲的c光照强度下相当于图乙的B点
C．图甲植物的d光照强度下单位时间内细胞从周围环境吸收8个单位的CO2
D．图乙的A、B、C点光合作用限制因素只有光照强度
解析：蓝细菌为原核生物，细胞中无线粒体和叶绿体，A错误；图甲中c光照强度下O2产生总量与无光照时CO2释放量相等，说明此时呼吸速率等于光合速率；图乙中的B点为光补偿点，光合速率等于呼吸速率，B正确；图甲d光照强度下氧气的产生总量为8个单位，即光合作用需消耗8个单位的二氧化碳，因为呼吸作用产生的CO2的量仍为6个单位，故细胞要从周围环境吸收2个单位的CO2，C错误；图乙中A、B点光合作用的限制因素主要是光照强度，C点时光合作用的限制因素有二氧化碳浓度、温度等，D错误。
4．将某植物放在透明且密闭的容器内，并在适宜条件下培养。测得植物吸收和产生的CO2的速率如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A．T1时刻，该植物固定CO2的速率是10 mg·h－1
B．T2时刻，该植物能进行光合作用但无有机物积累
C．T1～T3时间段内，该植物的净光合速率逐渐下降
D．T3时刻后，密闭容器中的CO2浓度不断升高
C
解析：T1时刻，该植物固定CO2的速率为总光合速率，即总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝10＋2＝12(mg·h－1)，A错误；T2时刻，该植物净光合速率大于0，有有机物的积累，B错误；密闭容器内二氧化碳的含量一定，随着光合作用的进行，二氧化碳浓度逐渐降低，所以T1～T3时间段，该植物的净光合速率逐渐下降，C正确；T3时刻之后，该植物的光合速率等于呼吸速率，容器中CO2浓度保持不变，D错误。
5．(2023·山东济宁高三检测)科学家研究发现：在强光下，激发态叶绿素会与氧分子反应形成单线态氧而损伤叶绿体，然而类胡萝卜素可快速淬灭激发态叶绿素，起到保护叶绿体的作用。下图是夏季连续两昼夜内，某杏树CO2吸收量和释放量的变化曲线图。S1～S5表示曲线与横轴围成的面积。请据图回答下列问题：
(1)图中MN段杏树叶肉细胞合成ATP的场所有_________________，
造成MN段波动的主要外界因素是______。
(2)图中B点时，该杏树的叶肉细胞中光合作用速率______(填“大于”“小于”或“等于”)呼吸作用速率。
细胞质基质和线粒体
温度
大于
(3)经过这两昼夜，该杏树仍正常生长，则有机物的积累量在图示___(填字母)时刻达到最大值。图中S2明显小于S4，造成这种情况的主要外界因素最可能是____________，图中FG段CO2吸收量下降，造成这一变化的主要原因是______________________________。
Ⅰ
光照强度
部分气孔关闭，CO2供应量减少
(4)在强光条件下，与正常植株相比，缺乏类胡萝卜素的突变体的光合速率______(填“上升”“不变”或“下降”)，原因是_____________
_____________________________________________________________________________________________。
下降
该突变体无法淬灭激发态叶绿素而使叶绿体受损，同时缺乏类胡萝卜素会导致吸收的蓝紫光减少，影响光合作用
解析：(1)题图中MN段无光照，杏树叶肉细胞不能进行光合作用，只进行细胞呼吸，合成ATP的场所有细胞质基质和线粒体；影响植物细胞呼吸的主要因素是温度，夜间温度有起伏，故造成MN段波动的因素为温度。(2)B点时，整个植株的光合作用强度等于呼吸作用强度，而此时叶肉细胞的光合作用速率应大于呼吸作用速率。(3)I点时植株的光合作用强度等于呼吸作用强度，超过Ⅰ点则有机物消耗速率大于合成速率，故这两昼夜有机物的积累量在Ⅰ时刻达到最大值。影响光合作用的
环境因素主要有光照强度、温度和CO2浓度，故两昼夜中，造成S2明显小于S4的外界因素最可能是光照强度。题图中FG段为中午，由于温度较高，植物体为降低蒸腾作用，部分气孔关闭，导致CO2吸收量下降。(4)由于类胡萝卜素可快速淬灭激发态叶绿素，故缺乏类胡萝卜素的突变体因无法淬灭激发态叶绿素而使叶绿体受损，同时缺乏类胡萝卜素会导致光反应吸收的蓝紫光减少，所以光合速率下降。

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