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3.5光合作用将光能转化为化学能——2024-2025学年高一生物学浙科版（2019）必修一同步课时作业
学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．黑藻是一种水生植物，其叶片薄且叶绿体较大；菠菜是常见的绿色植物。下列相关叙述正确的是( )
A.黑藻叶肉细胞含有叶绿体，可用于观察细胞的质壁分离现象
B.黑藻细胞叶绿体较大，能用光学显微镜观察叶绿体类囊体薄膜
C.菠菜叶片呈绿色，其光合色素主要吸收蓝紫光和红光，不吸收绿光
D.观察菠菜根尖细胞有丝分裂时，解离使细胞单层分布
2．为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，图为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素带)。下列叙述错误的是( )
A.强光照导致了该植物叶绿素含量降低
B.类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照
C.色素Ⅱ、Ⅲ吸收光谱的吸收峰波长不同
D.画滤液线时，滤液在点样线上连续多次重复划线
3．如图是将植物栽培在密闭玻璃温室中，用红外线测量仪测得室内的CO2浓度与时间的关系曲线。下列叙述正确的是
A.该植物在6:00前和18:00后只进行呼吸作用
B.f-h段光合速率大于呼吸速率
C.光合速率与呼吸速率相等的点是g和i
D.若该植物不能正常生长，则是因为叶肉细胞的呼吸作用强于光合作用
4．以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是( )
A.两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等
B.光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机的量最多
C.温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
D.光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等
5．某科学家用含有14C的二氧化碳来追踪光合作用中的碳原子，这种碳原子的转移途径是
A.二氧化碳→叶绿素a→ADP B.二氧化碳→三碳化合物→糖类
C.二氧化碳→叶绿体→ATP D.二氧化碳→五碳化合物→糖类
6．提取和分离叶绿体色素的试剂是
A.无水乙醇、碳酸钙 B.碳酸钙、蒸馏水
C.无水乙醇、层析液 D.层析液、二氧化硅
7．夏季晴朗的一天，甲、乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如下图所示。下列说法正确的是()
A.甲植株在a点开始进行光合作用
B.乙植株在e点有机物积累量最多
C.曲线b~c段和d~e段下降的原因相同
D.曲线b~c段下降意味着植物的光合速率在下降，但光合速率仍大于呼吸速率
8．下列有关叶绿体结构和功能的叙述，错误的是( )
A.吸收光能的四种色素分布在类囊体的腔内
B.水在光下分解是在类囊体的薄膜上进行的
C.暗反应阶段的化学反应是在叶绿体基质中进行的
D.类囊体的薄膜上和叶绿体基质中均含有与光合作用有关的酶
9．下图为光合作用过程的示意图，其中Ⅰ、Ⅱ表示光合作用两个阶段的场所，a、b表示相关物质。下列说法正确的是( )
A.物质a不只作还原剂，还可以供能 B.物质b的结构可以简写成A-T~P
C.Ⅰ处发生的反应不需要酶的催化 D.Ⅱ阶段不需要光照也能持续进行
10．科学家通过实验观察到，正在进行光合作用的叶片突然停止光照后，短时间内会释放出大量的CO2，这一现象被称为“CO2的猝发”。下图为适宜条件下某植物叶片遮光前CO2吸收速率和遮光后CO2释放速率随时间变化的曲线，图中CO2吸收或释放速率是指单位面积叶片在单位时间内吸收或释放CO2的量，单位：μmol·m-2·s-1。下列说法错误的是( )
A.突然遮光，短时间内叶绿体中C3的含量会上升
B.光照条件下该植物产生CO2的途径不只有细胞呼吸
C.若降低光照强度，则图形A的面积变小
D.该植物在光照条件下叶绿体固定CO2的速率为10μmol·m-2·s-1
11．下列有关植物光合作用的应用的叙述错误的是( )
A.雨天的大棚中适当增加入工光照有助于提高光合作用强度
B.冬季晴天的中午在大棚中适当增加CO2的供应有助于提高光合作用强度
C.夏季雨天的农田，升高温度有助于提高光合作用强度
D.立秋后的农田，适当施用农家肥有助于提高光合作用强度
12．如图是用无水乙醇分别提取正常光照和强光照下某种植物等量叶片中的光合色素，然后用层析液进行纸层析得到的结果（I、Ⅱ、Ⅲ、IV为色素条带）。下列相关叙述正确的是( )
A.用纸层析法分离色素时，扩散最快的是胡萝卜素且含量最低
B.实验研磨过程中加入的碳酸钙过少，会导致色素条带颜色变深
C.I、Ⅱ色素带的色素能吸收红光，并用于光反应中ATP的合成
D.与正常光照下相比，该植物强光照下叶片会发黄
二、非选择题
13．希尔反应是指离体的叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生O2，同时将加入的氧化剂或电子受体（如草酸铁）还原的过程。氧化剂2,6一二氯酚靛酚是一种蓝色染料，接受希尔反应产生的电子和H+后，被还原为无色。回答下列问题：
（1）制备离体的叶绿体可采用_____法。
（2）希尔反应发生的具体场所是_____，伴随着水的光解，还形成了参与暗反应的物质_____。希尔反应是否说明光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水，_____（填“是”或“否”），理由是_____。
（3）现有新鲜的菠菜叶、2,6一二氯酚靛酚、草酸铁溶液、NaOH溶液（可调节pH使反应液中无游离的CO2）、试管等试剂和实验器具，模拟希尔反应排除光合作用产生的氧气中的氧元素来源于二氧化碳，请简要写出实验思路：_____预测实验结果：_____。
（4）观察实验结果时发现2,6一二氯酚靛酚与叶绿体悬浮液反应5分钟后，颜色由蓝变绿，但放置几个小时（黑暗），颜色变回蓝色：再放回灯光下，过一会又变成绿色。直至叶绿体失去活性，溶液逐渐褪色变为浅绿色。针对这种现象，请你写出一种可能的原因：_____。
14．研究发现，叶绿体将光能转化为储存在ATP中的化学能与pH有关。图1为研究人员开展的实验，图2为另一实验的结果。回答下列问题：
(1)在叶绿体内部，一个个圆饼状的类囊体堆叠形成____________，这种结构极大地扩展了受光面积。
(2)研究人员进行了图2所示实验：将平衡后的类囊体转移至pH=8的培养液，并立即加入ADP和Pi，可检测到有ATP生成，初步证明了ATP的合成需要____________存在H+的浓度差，该实验需要在____________（填“黑暗”或“光照”）条件下进行。
(3)在后续的实验中，研究人员对类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图3所示，悬液的pH在光照处理时升高，从离子转移的角度分析，原因可能是____________。
(4)研究人员将“组合体”（菠菜类囊体被小鼠细胞膜包裹）递送到小鼠体内为病变的细胞提供能量，经光照处理后，该病出现明显改善，此过程中“组合体”产生的____________起到了治疗作用。据推测，接受了该组合体的小鼠细胞不能利用CO2来合成有机物，该推测的依据是________________________。
参考答案
1．答案：A
解析：A黑藻叶片细胞是成熟的植物细胞，含有绿色的叶绿体，便于观察，可用于观察植物细胞的质壁分离，A正确;黑藻叶肉细胞内的叶绿体体积较大而清晰，但是叶绿体类囊体薄膜是亚显微结构，光学显微镜观察不到，B错误；叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，光合色素对绿光吸收最少而被反射出来，叶片呈现绿色，C错误；观察菠菜根尖细胞有丝分裂时，解离使细胞相互分离，压片使细胞单层分布，易于观察，D错误。
2．答案：D
解析：A、滤纸条从上到下依次是：Ⅰ胡萝卜素、Ⅱ叶黄素、Ⅲ叶绿素a、Ⅳ叶绿素b。据图分析，与正常光相比，强光照下叶绿素含量明显降低，说明强光照导致了该植物叶绿素含量降低，A正确；
B、与正常光相比，强光照下类胡萝卜素含量增加，说明类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照，B正确；
C、色素Ⅲ是叶绿素a、Ⅳ是叶绿素b，叶绿素a和叶绿素b吸收光谱的吸收峰波长不同，C正确；
D、分离色素时画滤液细线时，重复画线操作应在前一次画线晾干后再进行重复操作，D错误。
故选D。
3．答案：B
解析：6:00前和18:00后,植物也进行光合作用,不过是光合速率小于呼吸速率,A错误;由图可知,f~h段温室中CO2浓度下降,说明光合速率大于呼吸速率,其中f~g段CO2浓度下降的最多,故光合作用最强,B正确;光合速率与呼吸速率相等的点是f点和h点,C错误;该植物不能正常生长,因为一天后温室中CO2浓度升高了,说明这一天中有机物的分解多于有机物的合成,所以该植物不能正常生长不是因为叶肉细胞的呼吸作用强于光合作用,而是整个植株的呼吸作用强于光合作用,D错误;故选B。
4．答案：D
解析：A、两曲线的交点表示绿色植物积累的有机物的量与呼吸作用消耗的有机物的量相等，A错误；
B、植物积累的有机物量等于净光合作用量，图中虚线表示净光合作用量，光照相同时间，在25℃条件下植物积累的有机物的量最多，B错误；
C、25℃、30℃、35℃时植物光合作用制造的有机物的量分别为6、6.5、6.5，温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量并不一定减少，C错误；
D、制造的有机物为总光合量，等于净光合加呼吸，光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等，D正确。
故选D。
5．答案：B
解析：二氧化碳参与暗反应阶段，二氧化碳中的14C首先通过二氧化碳的固定进入C3中，再经过C3的还原可以进入糖类等有机物中。综上所述，ACD不符合题意，B符合题意。故选B。
6．答案：C
解析：在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时,提取和分离色素分别用无水乙醇和层析液,故选C。
7．答案：D
解析：两植株在a点前已经开始光合作用,a点前呼吸速率大于光合速率,a点时呼吸速率等于光合速率,A错误;乙植株在18点时有机物积累量最多,B错误;曲线b~c段下降的原因是温度高,导致气孔关闭,而段下降的原因是光强度减弱,两者下降的原因不同,C错误;曲线b~c段下降,表明光合速率下降,俱此时光合速率仍大于呼吸速率,D正确。
8．答案：D
解析：A.吸收光能的四种色素分布在类囊体薄膜上，故A错误;B.光合色素吸收光能，光合色素分布在类囊体薄膜上，水的光解是在类囊体薄膜上进行的，故B正确;C.暗反应的场所为叶绿体基质，故C正确;D.类囊体的薄膜和叶绿体基质分别是光反应和暗反应的场所，均含有与光合作用有关的酶，故D正确;
9．答案：A
解析：A、物质a是NADPH，它不仅作为还原剂，还可以为暗反应提供能量，A正确;B、物质b是ATP，其结构简式是A-P~P~P，而不是A-T~P，B错误;C、I处发生的光反应需要酶的催化，如ATP合成酶等，C错误;D、工阶段即暗反应阶段，在没有光反应提供的ATP和NADPH时，暗反应不能持续进行，D错误。故选A。
10．答案：D
解析：A、突然遮光，光反应产物ATP和NADPH减少，C3的还原减弱，短时间内CO2固定速率不变，C3的含量会上升，A正确；
B、停止光照后，光反应立即停止，短时间内会释放出大量的CO2，这一现象被称为“CO2的猝发”，并且超过了黑暗条件下的呼吸作用，说明光照条件下该植物产生CO2的途径不只有细胞呼吸，B正确；
C、若降低光照强度，光合作用降低图形A面积会变小，C正确；
D、计算该植物在光照条件下叶绿体固定CO2的速率时，应该加上释放CO2速率，所以该植物在光照条件下叶绿体固定CO2的速率为7+3=10μmol·m-2·S-1，但若遮光（完全黑暗）后，再立即给予光照，由于“CO2的猝发”，CO2的释放速率为5，则该植物在光照条件下叶绿体固定CO2的速率为7+5=12μmol·m-2·S-1，D错误。
故选D。
11．答案：C
解析：C项，夏季雨天由于光照强度较弱，此时限制光合作用的主要因素是光照强度，因此升高温度也不能提高光合作用强度，反而温度高了呼吸作用增强，会增加有机物的消耗，故C项叙述错误。A项，阴雨天，光照强度减弱，限制了光合作用强度，大棚中适当增加人工光照有助于提高光合作用强度，故A项叙述正确。B项，冬季晴天的中午大棚中由于密闭不通风，导致CO2浓度较低，影响了植物的光合作用，此时适当增加CO2的供应有助于提高光合作用强度，故B项叙述正确。D项，立秋后的农田，适当使用农家肥，经过微生物的分解作用可以为农作物提供CO2，有助于提高光合作用强度，故D项叙述正确。注意本题要选择的是叙述错误的选项，故本题正确答案为C。
12．答案：D
解析：
13．答案：（1）差速离心
（2）类囊体（薄膜）；ATP、NADPH；否；希尔反应仅说明了离体的叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气，并没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有直接观察到氧元素的转移
（3）利用新鲜的菠菜叶制备离体的叶绿体悬浮液；利用NaOH溶液调节悬浮液pH使反应液中无游离的CO2；在悬浮液中加入草酸铁溶液、2,6一二氯酚靛酚溶液，将试管置于适宜的光照条件下，观察悬浮液颜色变化或是否产生气泡（合理即可）；悬浮液由蓝色变成绿色（产生大量气泡）（与实验观察指标一致）
（4）希尔反应产生的氧气再次将被还原的2,6一二氯酚靛酚氧化，导致颜色反复变化。时间过长，叶绿体失去活性，希尔反应不再发生，颜色不再变化（合理即可）
解析：（1）分离各种细胞器，可采用差速离心法。
（2）希尔反应发生的具体场所是类囊体薄膜，伴随若水的光解，光反应还形成了参与暗反应的物质ATP、NADPH。
（3）根据提供的材料和信息，希尔反应只有在无CO2的条件下进行，才能排除光合作用产生的氧气中的氧元素来源于二氧化碳。
（4）悬浮液颜色反复变化，且与光照有关，最可能是产生的氧气再次将被还原的2,6一二氯酚靛酚氧化。时间过长，叶绿体失去活性，希尔反应不再发生，颜色不再变化。
14．答案：(1)基粒
(2)类囊体内外（膜两侧）；黑暗
(3)类囊体膜外的H+被转移到类囊体膜内，造成悬液pH升高
(4)NADPH、ATP；该组合体中缺少支持暗反应的条件
解析：（1）在叶绿体内部，一个个圆饼状的类囊体堆叠形成基粒，基粒上含有合和色素，极大地扩展了受光面积。
（2）将平衡后的类囊体转移至pH=8的培养液，则类囊体膜两侧存在H+浓度差，借助H+浓度差推动了ATP的合成，该实验人为创造了H+的浓度差，在黑暗条件下进行。
（3）对类囊体悬液进行光、暗交替处理，悬液的pH在光照处理时升高，推测可能是类囊体膜外H+被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高。
（4）光照条件下，在类囊体膜上光反应产生ATP、NADPH能量物质，为小鼠体内病变的细胞提供能量。CO2是暗反应的原料，在ATP、NADPH以及CO2的供应下，也不能参与暗反应合成有机物，可能是该组合体中缺少支持暗反应的条件。

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