课时规范练11 光合作用的影响因素及应用 一、基础练1.(2020山东新泰期中)某兴趣小组利用黑藻在白天进行光合作用实验:将一枝黑藻浸在水族箱中,计算光下单位时间内放出的气泡数作为光合速率;用瓦数足够的台灯作为光源,改变台灯与水族箱的距离,从而改变光照强度。结果发现,当灯与水族箱的距离从85cm缩短到45cm时,气泡释放速度变化很小;而从45cm处被移至15cm处时,气泡释放速度才随光照强度的增加而明显增加。根据测算,当台灯从85cm处移至45cm时,照在水族箱的光照强度增加了300%。对于该实验结果,小组成员提出了下列4条可能的解释及推测,你认为最有道理的是( )A.在距离大于45cm时,光太弱,黑藻根本不能进行光合作用B.光照影响了黑藻呼吸酶的活性C.在大于45cm时,黑藻主要利用室内的散射光和从窗户进来的光进行光合作用D.黑藻在弱光下进行光合作用较好,强光则抑制光合作用2.(2020山东烟台模拟)如图表示在一定的光照强度和温度下,植物光合作用增长速率随CO2浓度变化的情况。下列有关说法正确的是( )A.与A点相比,B点时叶绿体内C5的含量较高B.图中D点时光合作用速率达到最大值C.与D点相比,C点时叶绿体内NADPH的含量较低D.若其他条件不变,在缺镁培养液中培养时,D点会向右移动3.(2020山东二模)茶树是一年内多轮采摘的叶用植物,对氮元素需求较大,因此生产中施氮量往往偏多,造成了资源浪费和环境污染。为了科学施氮肥,科研小组测定了某品种茶树在不同施氮量情况下净光合速率等指标,结果见下表。表中氮肥农学效率=(施氮肥的产量-不施氮肥的产量)/施氮肥的量,在茶叶收获后可通过计算得出;叶绿素含量、净光合速率能直接用仪器快速检测。下列说法错误的是( )01.289.96—251.4510.411.51401.5212.542.4255(生产中常用施氮量)1.5010.681.72A.氮元素与茶树体内叶绿素合成有关,科学施氮肥能够促进光反应B.在茶树体内,氮元素不参与二氧化碳转化为有机物的过程\nC.净光合速率能够反映氮肥农学效率,生产过程中可依此指导科学施氮肥D.40g/m2不一定是最佳施氮量,最佳施氮量还需进一步测定4.(2020山东德州模拟)下图为在不同光照强度下测定的甲、乙两种植物的光合作用强度变化曲线。下列说法正确的是( )A.在连续阴雨的环境中,生长受到影响较大的是植物甲B.光强为M时,植物乙的光合速率高于植物甲C.光强大于500lx,植物乙对光能的利用率比植物甲高D.光强大于1000lx,限制植物乙光合速率的环境因素是光照强度5.(2020山东潍坊二模)Rubisco是植物细胞内参与光合作用固定CO2的酶。下表是不同温度对两品种水稻中Rubisco活性(μmol·mg-1·min-1)影响的有关数据。以下叙述错误的是( )水稻品种21℃24℃27℃30℃两优1.131.251.030.80丰优1.071.030.950.79A.Rubisco分布在叶绿体基质中,其合成可能受核基因控制B.Rubisco只在植物绿色组织中表达,其催化的反应消耗大量的ATPC.Rubisco在不同品种水稻细胞内活性不同,可能与其分子结构的微小改变有关D.通过表中数据不能确定Rubisco的最适温度6.图甲为研究光合作用的实验装置,用打孔器在某植物的叶片上打出多个圆片,再用气泵抽出气体直至叶片沉底,然后将等量的叶圆片转至不同温度的NaHCO3溶液中,给予一定的光照,测量每个培养皿叶片上浮至液面所用的平均时间(图乙)。下列相关分析正确的是( )A.在AB段,随着水温的增加,净光合速率逐渐减小B.上浮至液面的时间可反映净光合速率的相对大小C.通过图乙分析可以找到总光合作用的最适温度D.因为抽气后不含氧气,实验过程中叶片不能进行有氧呼吸\n7.(2020山东)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类,相关装置及过程如下图所示,其中甲、乙表示物质,模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是 ,模块3中的甲可与CO2结合,甲为 。 (2)若正常运转过程中气泵突然停转,则短时间内乙的含量将 (填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长,模块2中的能量转换效率也会发生改变,原因是 。 (3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量 (填“高于”“低于”或“等于”)植物,原因是 。 (4)干旱条件下,很多植物光合作用速率降低,主要原因是 。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低,在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。 二、提升练1.(2020山东一模)龙须菜是生活在近岸海域的大型经济藻类,既能给海洋生态系统提供光合产物,又能为人类提供食品原料。某小组研究CO2浓度和光照强度对龙须菜生长的影响,实验结果如下图所示。已知大气CO2浓度约为0.03%,实验过程中温度等其他条件适宜,下列相关说法错误的是( )A.实验中CO2浓度为0.1%的组是对照组B.增加CO2浓度能提高龙须菜的生长速率C.高光照强度下光反应速率快从而使龙须菜生长较快D.选择龙须菜养殖场所时需考虑海水的透光率等因素2.(2020山东威海模拟)右图曲线表示植物甲、乙的净光合速率随叶片温度变化的趋势。下列说法正确的是( )A.植物甲比植物乙更能适应高温环境\nB.若在35℃恒温条件下分别培养植物甲和植物乙一昼夜(12h光照、12h黑暗),则植物甲一昼夜的有机物积累量大于植物乙C.55℃时,植物甲的叶肉细胞中产生[H]的场所有细胞质基质和线粒体基质D.温度高于35℃时,植物乙净光合速率下降的原因可能是气孔关闭3.(2020山东枣庄、临沂模拟)下图为某植物CO2消耗速率和CO2吸收速率随时间的变化曲线。下列说法正确的是( )A.该植物在7:00开始进行光合作用B.在18:00时,该植物有机物的积累量达到最大C.与18:00相比,7:00时C3的还原速率较快D.曲线b在10:00~12:00之间下降的主要原因是气孔关闭导致暗反应减弱4.植物光合作用合成的糖类会从叶肉经果柄运输到果实。在夏季晴朗的白天,科研人员用14CO2供给某种绿色植物的叶片进行光合作用,一段时间后测定叶肉、果柄和果实中糖类的放射性强度,结果如下表所示。回答下列问题。实验材料放射性强度(相对值)葡萄糖果糖蔗糖叶肉36428果柄很低很低41果实363626(1)本实验在探究糖类的运行和变化规律时运用了 法。 (2)推测光合作用合成的糖类主要以 的形式从叶肉运输到果实,理由是 。 (3)与果柄相比,果实中蔗糖的放射性强度下降的原因是 。 (4)在上述实验中,如果在植物进行光合作用一段时间后,突然停止光照,同时使植物所处的温度下降至2℃,短时间内该植物叶肉细胞中14C3的放射性强度基本不变,原因是 。 课时规范练11 光合作用的影响因素及应用一、基础练1.C 由题意可知,当灯与水族箱的距离从85cm缩短到45cm时,\n气泡释放速度变化很小,说明光合强度较小,植物可以进行光合作用,A项错误;影响酶活性的因素主要是温度、pH等,与光照没有太大关系,B项错误;在大于45cm时,光照强度低,黑藻主要利用室内的散射光和从窗户进来的光进行光合作用,C项正确;当台灯从45cm处被移至15cm处时,气泡释放速度才随光照强度的增加而明显增加,说明黑藻在较强光下进行光合作用较好,D项错误。2.B 与A点相比,B点时CO2浓度高,叶绿体内C5的合成速率不变,但消耗速率加快,因此C5含量较低,A项错误;图中纵轴代表光合作用增长速率,D点之前光合速率一直在增长,因此D点光合速率最大,B项正确;与D点相比,C点时CO2浓度低,NADPH的合成速率不变,但消耗速率减慢,因此NADPH的含量较髙,C项错误;横坐标表示CO2浓度,D点时光合速率不再随着CO2浓度的升高而加快,说明D点时CO2浓度不再是限制因素,光合作用达到饱和点,镁是参与形成叶绿素的元素,缺镁使光反应减弱,暗反应也会减弱,需要的CO2减少,D点左移,D项错误。3.B 氮元素参与叶绿素的合成,由实验结果可知,科学施氮肥可导致叶绿素含量增加,可促进光反应,A项正确;二氧化碳转化为有机物通过暗反应实现,该过程需要ATP和NADPH的参与,二者中均含氮元素,故氮元素可参与二氧化碳转化为有机物的过程,B项错误;由实验结果可知,随施氮量的变化,净光合速率与氮肥农学效率变化趋势一致,即净光合速率能够反映氮肥农学效率,C项正确;由于实验中组数较少,故依据实验结果仅能证明40g/m2施氮效果强于另外三组,无法确定最佳施氮量,D项正确。4.A 据图分析可知,植物甲对光能的利用率高,需要较强的光照,植物乙在光照较弱的条件下光合作用强度较大,故阴雨天气受影响较大的是植物甲,A项正确;光强为M时,两种植物的净光合速率相等,但植物甲的呼吸速率大于植物乙,故植物甲的光合速率(呼吸速率+净光合速率)高于植物乙,B项错误;据图可知,光强大于500lx,植物乙的CO2吸收量较甲低,故植物乙对光能的利用率比植物甲低,C项错误;在1000lx之前,植物乙的光合速率已经不再随光照强度增大而增加,故当光强大于1000lx时,限制植物乙光合速率的环境因素不再是光照强度,D项错误。5.B Rubisco是催化暗反应的酶,分布在叶绿体基质中,其合成可能受核基因控制,A项正确;Rubisco只在植物绿色组织中表达,其催化的反应为CO2的固定,不消耗ATP,B项错误;结构决定功能,Rubisco在不同品种水稻细胞内活性不同,可能与其分子结构的微小改变有关,C项正确;表中的数据太少,通过表中数据不能确定Rubisco的最适温度,D项正确。6.B AB段,随着水温的增加,叶圆片上浮至液面所需要的时间缩短,说明O2产生速率加快,净光合速率逐渐增大,A项错误;根据题意可知,上浮至液面的时间可反映净光合速率的相对大小,B项正确;通过图乙分析可以找到净光合作用的最适温度,C项错误;虽然抽气后叶片不含O2,但实验过程中给予一定的光照,故实验过程中叶片能进行有氧呼吸,D项错误。7.答案:(1)模块1和模块2 五碳化合物(或:C5) (2)减少 模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足 (3)高于 人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或:植物呼吸作用消耗糖类) (4)叶片气孔开放程度降低,CO2的吸收量减少解析:(1)如题图所示,图中模块1表示吸收、转换光能,模块2为电解水产生O2并进行能量转换,模块3为利用酶和模块2提供的物质将CO2合成糖类,光合作用中的光反应过程即为吸收光能、促进水的光解并释放氧气,同时将光能转换为ATP中的化学能的过程,图中模块1和模块2的作用与其相似。参照暗反应过程,能够与CO2结合的化合物是五碳化合物(C5)。(2)若气泵突然停转,由于没有CO2供应,\n不能继续生成乙,而乙可以继续生成甲,则短时间内乙的含量将减少。已知模块2和模块3分别相当于光合作用中的水的光解和暗反应,则模块2需要模块3提供的ADP、Pi和NADP+,因此当气泵停转时间较长时,模块2会因为ADP、Pi和NADP+不足导致转换效率下降。(3)植物在进行光合作用的同时还会进行呼吸作用,因此在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,由于该系统没有呼吸作用消耗糖类,使得该系统能积累更多的糖类。(4)干旱条件下,为减少蒸腾作用造成的水分散失,叶片气孔开放程度降低,使得CO2吸收量减少,从而导致光合作用的暗反应受到抑制,光合作用速率下降。二、提升练1.AB 大气中CO2浓度约为0.03%,而龙须菜是生活在海洋中的藻类,因此实验中CO2浓度为0.03%和0.1%的组都是实验组,A项错误;由图1可知,高光和低光条件下,两种CO2浓度条件下,龙须菜的生长速率相差不大,即增加CO2浓度龙须菜生长速率基本不变,B项错误;由图2可知,与低光条件相比,高光条件下龙须菜光反应速率显著增加,C项正确;综合两图可知,龙须菜生长主要受到光强的影响,因此选择龙须菜养殖场所时需考虑海水的透光率等因素,D项正确。2.ACD 由图可知,植物甲在高温条件下的净光合速率大,更能适应高温环境,A项正确;一昼夜有机物的积累量=12h净光合作用积累的有机物量-12h呼吸作用消耗的有机物量,由于不知道植物甲、乙的呼吸作用大小,所以无法比较有机物的积累量,B项错误;55℃时,植物甲叶肉细胞同时进行光合作用和呼吸作用,所以产生[H]的场所有细胞质基质和线粒体基质,C项正确;温度高于35℃时,植物乙净光合速率下降,可能是气孔关闭引起的,D项正确。3.BC 该植物在7:00前就已进行光合作用,只是光合作用强度小于呼吸作用强度,A项错误;18:00时是一天中第二个光补偿点,植物有机物的积累量达到最大,B项正确;7:00与18:00相比,CO2消耗速率高,故7:00时C3的还原速率较快,C项正确;曲线a在10:00~12:00之间继续升高,说明暗反应并未减弱,曲线b在10:00~12:00之间下降的主要原因是气温升高,呼吸作用强度增强,所以吸收的CO2减少,D项错误。4.答案:(1)同位素标记 (2)蔗糖 果柄中蔗糖的放射性强度较高,而葡萄糖和果糖的放射性强度很低 (3)果实中有一部分蔗糖分解成了葡萄糖和果糖 (4)停止光照,NADPH和ATP的含量降低,低温抑制了酶的活性,14C3的消耗速率与合成速率均减慢,所以14C3的放射性强度基本不变解析:(1)由题干“用14CO2供给某种绿色植物的叶片进行光合作用”可知,本实验在探究糖类的运行和变化规律时运用了同位素标记法。(2)叶肉细胞中的叶绿体通过光合作用合成糖类,根据表格分析可知,叶肉细胞中蔗糖的放射性强度较低,果柄中蔗糖的放射性强度较高,而果柄中葡萄糖和果糖的放射性强度均很低,说明光合作用合成的糖类主要以蔗糖的形式从叶肉运输到果实。(3)果实中有一部分蔗糖分解成了葡萄糖和果糖,所以与果柄相比,果实中蔗糖的放射性强度下降。(4)突然停止光照,光反应停止,光反应产生的NADPH和ATP的含量降低,同时低温抑制了酶的活性,导致14C3的消耗速率与合成速率均减慢,所以短时间内该植物叶肉细胞中14C3的放射性强度基本不变。
