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光合作用的过程和影响因素
一、选择题
1．下列关于光合作用的叙述，错误的是( )
A．鲁宾和卡门用同位素标记法证明了光合作用释放的氧气来自水
B．一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光
C．在暗反应阶段，C3可被[H]还原为C5和糖类
D．温度的变化不会影响光合作用的光反应阶段
解析：选D 鲁宾和卡门用同位素标记法证明了光合作用释放的氧气来自水；一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光；暗反应发生场所是叶绿体基质，首先发生CO2的固定，即CO2和C5结合形成两分子的C3，C3再被光反应产生的[H]和ATP还原；温度的变化会影响酶的活性，故会影响光合作用的光反应阶段。
2.如图所示为叶绿体中的某种结构及其上发生的物质和能量变化，下面叙述错误的是( )
A．图中的①是植物吸收的水分子
B．光合作用的色素都分布在结构②上
C．光能转变为[H]和ATP中的化学能
D．[H]、O2和ATP都能用于暗反应
解析：选D 水在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体的类囊体薄膜上，所以图中的①是植物吸收的水分子；叶绿体中的色素分布在叶绿体的类囊体膜上；在叶绿体的类囊体膜上，色素将吸收的光能转变为[H]和ATP中的化学能；[H]和ATP都能用于暗反应，O2不用于暗反应，直接释放。
3．在有光条件下，叶肉细胞中一定在基质中进行的是( )
A．二氧化碳的消耗 B．还原氢的生成
C．氧气的产生 D．水的消耗
解析：选A 二氧化碳的消耗发生在光合作用的暗反应阶段，场所是叶绿体基质；光合作用的光反应过程中叶绿体类囊体薄膜上产生还原氢，有氧呼吸过程中第一、第二阶段都可以产生还原氢，场所分别是细胞质基质和线粒体基质；氧气的产生发生在光合作用过程中，场所是叶绿体类囊体薄膜；光合作用的光反应阶段和有氧呼吸的第二阶段都消耗水，场所分别是叶绿体类囊体薄膜和线粒体基质。
4．在光合作用中，RuBP羧化酶能催化CO2＋C5(即RuBP)→2C3，下列分析正确的是( )
A．叶肉细胞内RuBP羧化酶分布在叶绿体基质中
B．RuBP羧化酶为上述反应的进行提供所需的活化能
C．提取的RuBP羧化酶应在最适温度条件下保存，以保持其最高活性
D．叶肉细胞内RuBP羧化酶只有在黑暗条件下才能发挥其催化作用
解析：选A 叶肉细胞内RuBP羧化酶是植物体内催化CO2固定的酶，反应的场所是叶绿体基质；酶的作用原理是降低化学反应的活化能，而不是提供反应进行所需的活化能；酶在低温条件下，空间结构保持稳定，在适宜的温度下酶的活性可以恢复，因此酶适于在低温下保存以保持活性；CO2的固定在有光、无光条件下都能进行，因此叶肉细胞内RuBP羧化酶在光照和黑暗条件下都能发挥作用。
5.如图所示为研究光照强度和CO2浓度对某植物光合作用强度的影响。下列有关叙述错误的是( )
A．曲线a→b点，叶绿体中C3浓度降低
B．b→d点，叶绿体中C5浓度升高
C．曲线a→b点，叶绿体中C5生成速率降低
D．d点时，限制光合作用强度的环境因素可能有CO2浓度和温度等
解析：选C 曲线中a点转向b点时，光照强度增强，光反应产生的[H]和ATP增加，促进暗反应中C3的还原，导致叶绿体中C3浓度降低，相对应的C5生成速率升高；曲线中b点转向d点时，CO2浓度降低，CO2用于暗反应中和C5固定生成C3的反应减弱，因此叶绿体中C5浓度升高；曲线中d点为光饱和点，限制光合作用强度的环境因素可能有CO2浓度和温度等。
6．研究者探究不同光照条件下，两种不同浓度CO2对某种蓝藻生长的影响，结果如图所示。下列关于实验的叙述，错误的是( )
A．“●”和“▲”分别表示高浓度和低浓度CO2下的测量结果
B．若相同条件下测量O2的释放量，可得到相似的实验结果
C．低光强时，不同的CO2浓度对干重增加的影响不显著
D．高浓度CO2时，不同的光强对干重增加的影响不显著
解析：选D 分析题图曲线可知，高光照强度下，“●”有机物积累多于“▲”，因此“●”为高CO2浓度下的测量结果，“▲”为低CO2浓度下的测量结果；光照和CO2浓度相同，光合作用产生的氧气相同，细胞呼吸强度不变，因此相同条件下测量O2的释放量相同；低光强时，限制光合作用的外界因素主要是光照强度，不是CO2浓度，因此不同的CO2浓度对干重增加的影响不显著；高CO2浓度时，一定的范围内随光照强度增加光合作用强度增强，干重增加速度增大。
7.取生长旺盛的天竺葵叶片，用打孔器打出小圆片若干并抽取叶片细胞内空气，均分后置于不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同的一定强度光照，记录圆叶片上浮至液面所需时间，其结果绘制的曲线如图。下列相关叙述错误的是( )
A．YZ段平缓的限制因素可能是光照强度
B．Y点比X点细胞内的C5含量高
C．Z点后曲线上行，应该是叶片细胞失水，代谢受影响导致
D．Y点时叶肉细胞产生ATP的细胞器有叶绿体和线粒体
解析：选B YZ段平缓，说明随着CO2浓度的增加光合作用不再增强，则限制因素可能是光照强度；Y点与X点相比，CO2浓度高，CO2的固定加快，则Y点细胞内的C5含量低；Z点后光照不变，CO2浓度升高，而圆叶片上浮到液面的时间延长，说明光合作用减弱，应该是叶片细胞失水，代谢受影响导致；Y点既有光合作用又有呼吸作用，则叶肉细胞产生ATP的细胞器有叶绿体和线粒体。
8．研究人员以生长状态相同的绿色植物为材料，在相同的条件下进行了四组实验。其中D组连续光照T秒，A、B、C组依次加大光照—黑暗的交替频率，每组处理的总时间均为T秒，发现单位光照时间内光合作用产物的相对含量从A到C依次越来越大。下列相关说法正确的是( )
A．本实验中光照强度是无关变量，故光照强度的改变不影响实验组光合作用产物的相对含量
B．光照期间，光反应通过水的分解为暗反应提供ATP和[H]
C．实验组黑暗变为光照时，光反应速率增加，暗反应速率变小
D．推测在某光照—黑暗的交替频率上，单位光照时间内光合作用产物的相对含量达到100%
解析：选D 本实验中温度、光照强度和CO2浓度是无关变量，无关变量也是影响实验结果的变量，需要人为控制相同；光照期间，光反应通过水的分解为暗反应提供[H]，ATP不是通过水的分解形成的；实验组黑暗变为光照时，光反应、暗反应速率均增加；由题意“单位光照时间内光合作用产物的相对含量从A到C依次越来越大”可推测光反应产生ATP和[H]等物质的速率大于暗反应的利用速率，即在光照条件下产生的ATP和[H]等物质，在黑暗后仍可以继续利用并生成有机物。随着光照—黑暗交替频率的提高，在某种频率的一个光照—黑暗周期内，光反应产生的ATP和[H]等物质正好够这一周期使用，即达到与D组连续光照相同的产物产量，即单位光照时间内光合作用产物的相对含量达到100%。
9.图1表示夏季晴朗的一天，某种绿色植物在24小时内O2吸收和释放速率的变化示意图，a、b点对应时刻分别为6点和19点。图2表示光照强度与植物光合速率的关系。下列有关说法错误的是( )
A．图1中24 h内不进行光合作用的时段是0～5点和20～24点
B．图1的阴影部分可表示6～19点有机物的积累量
C．图2中限制a～c段光合速率的主要外界因素是光照强度
D．图2的c点时，每个细胞合成ATP的场所都有细胞质基质、线粒体、叶绿体
解析：选D 据图分析，图1中0～5点和20～24点氧气吸收速率一直保持最大，只进行呼吸作用；图中6点和19点时光合速率＝呼吸速率，故图1的阴影部分可表示6～19点有机物的积累量；图2中a～c段光合速率随光照强度的增大而增大，说明此段限制光合速率的主要外界因素是光照强度；图2的c点时，每个细胞合成ATP的场所都有细胞质基质、线粒体，但只有能进行光合作用的细胞产生ATP的场所含有叶绿体。
10.将一绿色植物放在密闭装置内，在恒定且适宜温度下，依次经过如下处理：①黑暗中放置一段时间；②持续给予一定强度的光照；③持续光照，并添加NaHCO3溶液。测得装置内O2浓度的变化如图，下列分析错误的是( )
A．从a点开始①处理，d点开始③处理
B．ab段该植物只进行呼吸作用
C．bd段光合速率大于呼吸速率
D．cd段光合作用的限制因素是CO2浓度
解析：选C 黑暗中植物只进行呼吸作用，ab段O2浓度下降表示该段植物只进行呼吸作用；bc段装置内O2浓度逐渐增加，说明bc段光合速率大于呼吸速率，但cd段装置内O2浓度维持恒定，说明cd段光合速率等于呼吸速率，d点添加NaHCO3溶液，O2浓度又迅速上升说明cd段光合作用的限制因素是CO2浓度。
11．小麦和玉米的CO2固定量随外界CO2浓度的变化而变化(如图)。下列相关叙述错误的是( )
A．一定范围内小麦的CO2固定量与外界CO2浓度呈正相关
B．CO2浓度在100 μL·L－1时，小麦几乎不固定CO2
C．CO2浓度大于360 μL·L－1后，玉米不再固定CO2
D．玉米比小麦更能有效地利用低浓度CO2
解析：选C 从图中可以看出：随着外界CO2浓度的增加，小麦的CO2固定量也增加，所以在一定范围内，小麦的CO2固定量与外界CO2浓度呈正相关；CO2浓度在100 μL·L－1时小麦几乎不固定CO2；CO2浓度大于360 μL·L－1后玉米仍然固定CO2，但固定CO2的量不再增加；在低CO2浓度下，玉米比小麦能更有效地利用CO2。
12．如图表示将一种植物叶片置于适宜条件下，不同的细胞间隙CO2浓度下叶肉细胞中C5的含量变化。以下推测不合理的是( )
A．ab段，叶肉细胞CO2固定速率增加
B．bc段，叶片的净光合速率等于0
C．ab段，CO2固定速率比C3的还原速率快
D．bc段，可能是有关酶量限制了光合速率
解析：选B ab段，随叶肉细胞间隙CO2的相对浓度升高，CO2的固定加快，C5消耗增多，含量下降；bc段，叶肉细胞间隙的CO2的相对浓度较高，C5含量基本维持不变，表示达到了CO2饱和点，此时光合速率应大于呼吸速率，叶片的净光合速率大于0；ab段，C5含量降低，说明CO2的固定速率比C3的还原速率快；bc段CO2不再是光合作用的限制因素，可能是有关酶量或光反应产生的[H]和ATP的数量限制了光合速率。
二、非选择题
13．图甲表示光合作用过程的图解，图乙为大棚中栽培的某种蔬菜在水肥充足、温度适宜条件下，光合强度受环境因素影响的变化曲线图。请据图分析并回答下列问题：
(1)参与光合作用的色素分布在叶绿体的____________上。
(2)光合作用的过程可以分为两个阶段，图甲中B表示________阶段，反应场所是____________。
(3)图甲A生理过程的产物是________________。
(4)由图乙可知，影响光合作用的外界因素是__________和__________。
(5)比较图乙中Ⅰ、Ⅱ两条曲线，当光照强度大于a时，曲线Ⅱ的光合强度不再增大的原因是____________，限制了光合作用________阶段的进行。
(6)写出光合作用的总反应式：__________________________________________。
解析：(1)光合作用的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。(2)光合作用包括光反应和暗反应两阶段，A表示光反应阶段，场所是类囊体薄膜；B表示暗反应阶段，场所是叶绿体基质。(3)光反应产物有[H]、ATP、O2。(4)图乙表示影响光合作用的外界因素有光照强度和CO2浓度。(5)CO2浓度过低，限制了暗反应进行。
答案：(1)类囊体薄膜 (2)暗反应 叶绿体基质
(3)O2、[H]、ATP (4)光照强度 CO2浓度 (5)CO2浓度过低 暗反应 (6)CO2＋H2O(CH2O)＋O2
14．在光合作用中NADP＋与NADPH可相互转化。为探究外界因素对NADP＋含量的影响，某科研团队取某双子叶植物小
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