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（4）探究环境因素对光合作用强度的影响
——高考一轮复习生物学探究类实验专练
1.为探究CO2浓度对不同作物光合速率的影响，研究人员以大豆、甘薯、花生为实验材料，分别进行三种不同的实验处理：甲组提供大气CO2浓度，乙组提供大气CO2浓度倍增环境，丙组先在大气CO2浓度倍增的环境中培养60d，测定前一周恢复为大气CO2浓度。整个实验过程保持适宜的光照强度和充足的水分供应，实验结果如图。下列说法错误的是（ ）
A.本实验的自变量是CO2浓度和作物种类
B.适当增加甲组CO2浓度，作物的光饱和点会增大
C.CO2浓度倍增，光合作用速率并未倍增，可能与有机物在叶绿体中积累较多有关
D.作物细胞内固定CO2的酶活性随环境中CO2浓度升高而升高
2.取某绿色植物两叶片，将甲叶片置于一密闭、恒温的透明玻璃容器内进行相关实验探究，测得数据如图甲所示。将乙叶片置于开放环境中，在一定实验条件下检测其CO2吸收量和释放量，研究温度对叶片光合作用与呼吸作用的影响，测得数据如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A.甲叶片在第30min时，叶肉细胞内产生ATP的部位有叶绿体、线粒体和细胞质基质
B.甲叶片第15～45min中叶绿体通过光反应产生的O2量为4×10—7mol
C.在10~20℃之间，温度对乙叶片光合作用的影响小于呼吸作用的影响
D.25℃和30℃时乙叶片的真正光合速率相同且积累的有机物的量也相同
3.某同学用打孔器在菠菜叶片上打出若干圆形小叶片，并用多组如图所示的实验装置探究环境因素对光合作用强度的影响。下列说法错误的是（ ）
A.用打孔器打出圆形小叶片后，直接均分为若干组，放入盛有清水的烧杯中待用
B.可用不同功率的LED灯来探究光照强度对光合作用强度的影响
C.可用不同浓度的碳酸氢钠溶液来探究CO2浓度对光合作用强度的影响
D.同一时间段内装置中小叶片浮起的数量可反映叶肉细胞的光合作用强度
4.某实验小组利用“叶圆片”法探究了光照强度对光合作用的影响，实验装置及结果如图所示。下列相关分析错误的是（ ）
A.盛水玻璃柱是为了排除温度改变对实验的干扰
B.灯与固定架的距离为自变量，NaHCO3溶液浓度为无关变量
C.叶圆片在a点开始上浮时即光合作用刚发生时
D.c点限制叶圆片上浮时间的因素可能为CO2的浓度或色素含量
5.利用下图所示的实验装置进行与光合作用有关的实验，下列叙述不正确的是（ ）

A.试管中收集的气体量代表了光合作用产生的O2量
B.在光下如果有气泡产生，可以说明光合作用产生O2量大于呼吸作用消耗O2量
C.为了探究CO2浓度对光合作用的影响，可以用不同浓度的NaHCO3溶液进行实验
D.为了探究光照强度对光合作用的影响，不可以用一套装置慢慢向光源靠近，观察气泡产生速率的变化
6.实验小组进行了“探究光照强度和CO2浓度对某植物光合作用强度的影响”实验，结果如图所示。下列有关叙述错误的是（ ）
A.通过控制台灯与植物之间的距离可以调控光照强度
B.光合作用的速率可以用单位时间内O2的产生量来表示
C.限制a点光合作用速率的因素主要是光照强度
D.图中b点与d点相比，b点植物中C3减少，C5增加
7.为探究光照强度对不同植物光合作用强度的影响，某研究小组利用A、B两种植物在适宜温度下进行了相关研究，结果如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A. 该实验的自变量是光照强度
B. 光照强度为3000 lx时，温度限制了B植物的放氧速率
C. 两种植物相比，B植物更适合在弱光环境中生长
D. 光照强度为300 lx时，A、B植物光合作用的速率相同
8.下图表示测定金鱼藻光合作用强度的实验密闭装置，氧气传感器可监测O2浓度的变化，下列叙述错误的是（ ）
A.该实验探究不同单色光对光合作用强度的影响
B.加入NaHCO3溶液是为了吸收呼吸作用释放的CO2
C.拆去滤光片，单位时间内，氧气传感器测到的O2浓度高于单色光下O2浓度
D.若将此装置放在黑暗处，可测定金鱼藻的细胞呼吸作用强度
9.在探究环境因素对光合作用的影响的活动中，选用某植物幼苗，用含有100mmol/LNaCl的完全营养液进行培养，测定其光合速率和气孔导度，结果如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A.由实验记录图可知，该实验有设置对照
B.真正光合速率可以用单位时间内单位叶面积二氧化碳释放量来表示
C.NaCl处理导致光合速率下降的原因很可能是气孔导度下降
D.气孔导度的改变主要影响光合作用的碳反应阶段
10.科研人员进行了如表所示的实验，探究小麦在不同光照强度、CO2浓度和温度下进行光合作用的情况。结果如图所示。自然环境中的CO2浓度在0.039%左右，下列叙述错误的是（ ）
组别 措施
a 光照非常弱，CO2浓度最低（远小于0.03%）
b 适当遮阴（相当于全光照的1/25），CO2浓度为0.03%
c 全光照（不遮阴），CO2浓度为0.039%
d 全光照（不遮阴），CO2浓度为1.22%
A.c组措施为自然状态，可作为其他3组的对照组
B.a、b、c组只表明降低光照强度会降低光合速率
C.c、d组表明适当升高CO2浓度会显著提高光合速率
D.光照强度和CO2浓度会改变光合作用的最适温度
11.竹柳具有一定的耐盐性，为探究不同盐胁迫对竹柳光合作用的影响，某研究小组选择长势一致的竹柳进行实验，设置了盐分胁迫浓度为0（标准对照）、1‰（轻度胁迫）、4‰（中度胁迫）、7‰（重度胁迫）的组别，结果如图所示。回答下列问题：
（1）提取竹柳绿叶中的色素时，加入_______有助于研磨得充分，分离竹柳细胞中色素所用的试剂是_______。在竹柳叶肉细胞叶绿体的类囊体薄膜上，水分解为_______，光能转化为_______。
（2）可通过测定_______速率来表示竹柳净光合速率的大小。实验结果表明，轻度胁迫下竹柳净光合速率平均值大多比标准对照组高，可能的原因是_______。
（3）研究发现，中度和重度盐胁迫组的胞间CO2浓度均高于标准对照，但竹柳净光合速率仍下降，则引起其下降的因素为_______（填“气孔”或“非气孔”）因素，出现该现象的原因可能是_______。
（4）综上可知，竹柳可以作为轻度盐碱地的栽植树种。在实际盐碱地造林中，需考虑_______（答出一点）等方面问题。
12.科研人员探究不同因素对植物光合作用影响，请回答下列问题：
（1）干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。图甲中曲线表示两种植物在不同的CO2浓度下光合作用的速率。根据曲线可推知__________（填“A”或“B”）植物是C4植物，理由是__________。
（2）作物的生长中心（如花、种子、果实等）对有机物的需要量比其他器官大，研究发现，生长中心与光合作用速率之间是相互协调的。请设计实验证实作物的生长中心与叶片光合作用速率的关系。
该实验的原理是：①光合作用的速率大小可通过一定时间内测定O2的释放量来确定；②___________
实验材料：正在抽穗的小麦。
方法步骤：
第一步：控制适宜的光照、温度等环境因素不变，进行如图乙操作；
第二步：光照1小时后，观察并记录有色液滴移动的方向和格数；
第三步：剪去麦穗，光照1小时后，再观察并记录有色液滴移动的方向和格数。
据此推测实验最可能的结果是：有麦穗时液滴向右移动格数__________（填“大于”“小于”或“基本等于”）摘去麦穗时液滴向右移动的格数。其原因是叶片光合产物会被运到麦穗等器官并被利用，去除麦穗后，__________。
为进一步验证上述推测：可将第三步改为不去除麦穗，将叶片的叶柄用5%的三氯乙酸点涂一圈，杀死叶柄筛管细胞；若液滴移动的格数基本等于摘去麦穗时液滴向右移动的格数，则支持上述推测，其原因是__________。
答案以及解析
1.答案：D
解析：A、分析题意可知，本题探究CO2浓度对不同作物光合速率的影响，故本实验的自变量是CO2浓度和作物种类，A正确；
B.甲组和乙组之间进行比较可知，CO2浓度升高有利于光合作用，故适当增加甲组CO2浓度，作物的光饱和点会增大，B正确；
C.CO2浓度倍增，光合作用速率并未倍增，可能与有机物积累在叶绿体中不能及时运走有关，C正确；
D.甲组和丙组比较可知，作物长期处于高CO2浓度条件下有可能会使固定CO2的酶的活性降低或者是数量减少，D错误。
故选D。
2.答案：A
解析：甲叶片在第30min时，叶肉细胞内产生ATP的生理过程有光合作用和呼吸作用，产生ATP的部位有叶绿体、线粒体和细胞质基质，A正确；甲叶片第15～45min中，既通过有氧呼吸消耗O2，也通过光合作用的光反应过程产生O2，叶绿体通过光反应产生的O2量为容器内增加的O2量与细胞呼吸消耗的O2量之和，由题图甲可知，前15min只进行细胞呼吸，可以计算出前15min细胞呼吸消耗的O2量为1×10-7mol，则第15～45min消耗的O2量应为2×10-7mol，据此可以计算第15～45min叶绿体产生的氧气量为（8-4）×10-7+2×10-7=6×10-7mol，B错误；在10~20℃之间，乙叶片的真正光合速率明显上升，但是呼吸速率变化不大，说明温度对乙叶片光合作用的影响大于对呼吸作用的影响，C错误；叶片积累的有机物量为净光合产生的有机物量，由于净光合速率=真正光合速率-呼吸速率，据题图乙可以看出，25℃和30℃时对应的真正光合速率相同，但是30℃时的呼吸速率更高，因此30℃时叶片积累的有机物的量低于叶片25℃时积累的有机物量，D错误。
3.答案：A
解析：叶肉细胞间隙中有残留的空气，需要将其置于注射器内，注射器内吸入清水，待排出注射器内残留的空气后，用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢拉动活塞，使圆形小叶片内的气体逸出。处理过的小叶片应放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用，A错误；不同功率的LED灯的光照强度不同，可用来探究光照强度对光合作用强度的影响，B正确；不同浓度的碳酸氢钠溶液提供的CO2的浓度不同，可用来探究CO2。浓度对光合作用强度的影响，C正确；同一时间段内装置中小叶片浮起的数量越多，说明光合作用越强，D正确。
4.答案：C
解析：盛水玻璃柱是为了排除温度改变对实验的干扰，A正确；由于探究的是光强度，二氧化碳浓度即碳酸氢钠浓度为无关变量，B正确；叶圆片上浮时为净光合速率大于零时，不是光合作用开始时，C错误；c点限制叶圆片上浮时间的因素可能为CO2浓度或色素含量，D正确。
5.答案：A
解析：A、试管中收集到的气体总量小于光合作用产生的氧气总量，因为有一部分的氧气用于自身的呼吸作用消耗，A错误；
B.NaHCO3溶液可维持二氧化碳的稳定，在光下如果有气泡产生，表明金鱼藻向外界释放的氧气量，可说明光合作用产生O2量大于呼吸作用消耗O2量，B正确；
C.NaHCO3溶液可产生CO2，探究CO2浓度对光合作用的影响，自变量为CO2浓度，可以用不同浓度的NaHCO3溶液进行实验，C正确；
D.探究光照强度对光合作用的影响时，距光源不同位置，应设置不同装置，通过观察气泡产生速率情况，来比较光合作用强度的不同，D正确。
故选A。
6.答案：D
解析：A、实验室中可通过控制台灯与植物之间的距离来控制光照强度，距离越远，光照强度越小，A正确；
B.光合作用的速率可以用单位时间内O2的产生量或者释放量来表示，B正确；
C.在a点时，随着光照强度的升高还继续增加光合速率，所以限制a点光合作用速率的因素主要是光照强度，C正确；
D.b点与d点相比，光照强度相同，CO2浓度不同，b点CO2浓度高于d点，所以b点植物中C3增加，C5减少，D错误。
故选D。
7.答案：C
解析：A、该实验的自变量是光照强度和植物种类，A错误；
B.因为是在适应温度下，当光照强度为3000lx时，主要的外界限制因素为环境中二氧化碳浓度，而不是温度，B错误；
C.据图分析可知，A植物的光饱和点更高，而B植物的光饱和点明显低于A植物的，B植物更适合在弱光环境下生长，C正确；
D.据图分析可知，A植物的呼吸速率为10，B植物的呼吸速率为5，当光照强度为300lx时，A植物的真光合速率为10+5=15，B植物的真光合速率为5+5=10，故A植物的光合作用的速率大于B植物的，D错误。
故选C。
8.答案：B
解析：A.据图分析，物质b可能是ADP和Pi，A正确；
B.物质c（CO2）需要被固定形成C3后才能被还原生成（CH2O）和C5，B错误；
C.甲中色素为叶绿素和类胡萝卜素，其不溶于水，但溶于有机溶剂，C正确；
D.乙为叶绿体基质，其中有多种催化反应的酶，D正确。
故选：B。
9.答案：B
解析：A、据图可知，实验设计的不同组别间可形成相互对照，即该实验有设置对照，A正确；
B.光合作用的原料是CO2，故用单位时间内单位叶面积二氧化碳释放量来表示净光合速率，真正光合速率可以用单位时间内单位叶面积二氧化碳固定量来表示，B错误；
C.从柱形图中可以看到NaCl处理导致光合作用速率及气孔导度下降，且随处理时间的延长，抑制作用越明显，故可推知NaCl处理导致光合作用速率下降的原因很可能是气孔导度下降，C正确；
D.气孔导度的改变会影响CO2吸收，CO2参与光合作用的暗反应（碳反应），因此气孔导度的改变主要影响光合作用的碳反应阶段，D正确。
故选B。
10.答案：B
解析：由题表数据可知，c组措施为自然状态，因此可作为其他3组的对照组，A叙述正确；a、b、c组表明降低光照强度和CO2浓度均会降低光合速率，B叙述错误；c、d组的自变量为CO2浓度，d组的光合速率远远高于c组，表明适当升高CO2浓度会显著提高净光合速率，C叙述正确；由题图可知，光照强度和CO2浓度不同，光合作用的最适温度也不同，D叙述正确。
11.答案：（1）二氧化硅；层析液；氧（气、或O2）和H+；形成活跃的NADPH和储存在ATP中的（活跃的）化学能
（2）氧气的释放；轻度（盐）胁迫可能有利于竹柳光合作用的进行
（3）非气孔；盐浓度过高导致细胞失水，影响水和无机盐的吸收，从而影响细胞代谢，光合速率降低
（4）科学选择造林树种、选择良种壮苗等
解析：（1）提取绿叶中色素时，加入二氧化硅有助于研磨得充分。各色素随层析液在滤纸上的扩散速度不同，进而可分离色素。在竹柳叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜上可进行光反应，此阶段水分解为氧和H+，光能转化为活跃的NADPH和储存在ATP中的化学能。
（2）测定竹柳净光合速率可通过测定氧气的释放速率或二氧化碳的吸收速率、有机物的积累速率等表示净光合速率的大小；
实验结果表明，净光合速率的变化对不同程度盐胁迫的响应有明显差异，轻度胁迫净光合速率平均值大多比标准对照高，可能的原因是轻度盐胁迫有利于竹柳进行光合作用或降低竹柳的细胞呼吸。
（3）研究发现，中度和重度盐胁迫组的胞间CO2浓度均高于对照，CO2供应充足，理论上光合速率应该较高，但竹柳净光合速率仍下降，说明影响因素为非气孔因素，可能的原因是盐浓度过高导致根细胞失水，影响水和无机盐的吸收，从而影响细胞代谢，光合速率降低。
（4）在实际盐碱地造林中，需考虑科学选择造林树种、选择良种壮苗等。
12.答案：（1）B；C4植物能利用低浓度的CO2，在CO2浓度低时，C4植物比C3植物生长得更好（光合作用更强）
（2）O2释放量的多少可间接反映生长中心对光合作用有机物的需求量的大小；大于；叶片光合产物的利用量和输出量减少，进而在叶片中积累，光合速率下降；筛管是植物有机物运输的通道，杀死筛管阻止实验叶片的光合作用产物输出到生长中心

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