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隨堂真題演練11 影響光合作用的因素 (2016高考全國卷Ⅰ)為了探究生長條件對植物光合作用的影響，某研究小組將某品種植物的盆栽苗分成甲、乙兩組，置于人工氣候室中，甲組模擬自然光照，乙組提供低光照，其他培養(yǎng)條件相同。培養(yǎng)較長一段時間(T)后，測定兩組植株葉片隨光照強度變化的光合作用強度(即單位時間、單位葉面積吸收CO2的量)，光合作用強度隨光照強度的變化趨勢如圖所示。回答下列問題： (1)據(jù)圖判斷，光照強度低于a時，影響甲組植物光合作用的限制因子是______________。 (2)b光照強度下，要使甲組的光合作用強度升高，可以考慮的措施是提高__________________(填“CO2濃度”或“O2濃度”)。 (3)播種乙組植株產(chǎn)生的種子，得到的盆栽苗按照甲組的條件培養(yǎng)T時間后，再測定植株葉片隨光照強度變化的光合作用強度，得到的曲線與甲組的相同。根據(jù)這一結果能夠得到的初步結論是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)當光照強度低于a時，甲組植物的光合作用強度隨光照強度的增大而增大，因此影響甲組植物光合作用的限制因子是光照強度。(2)b光照強度下，甲組植物的光合作用強度不再隨光照強度的增大而增大，說明此時限制光合作用的因素不是光照強度，應是CO2濃度或溫度，因此要提高甲組的光合作用強度，可以考慮的措施是適當提高CO2濃度。(3)由題圖可知，經(jīng)處理后乙組的最大光合速率明顯低于甲組，若是由遺傳物質改變造成的，則可遺傳給子代，即子代在甲組條件下光合速率低于甲組，若是由低光照引起的，遺傳物質不變，則子代在甲組條件下光合速率應與甲組相同。當把乙組植株產(chǎn)生的種子種植在與甲組相同的條件下時，其光合作用曲線與甲組的相同，說明乙組光合作用強度與甲組的不同是由環(huán)境因素低光照引起的，而非遺傳物質的改變造成的。 答案；(1)光照強度　(2)CO2濃度　(3)乙組光合作用強度與甲組的不同是由環(huán)境因素低光照引起的，而非遺傳物質的改變造成的 (2016高考全國卷Ⅲ)為了探究某地夏日晴天中午時氣溫和相對濕度對A品種小麥光合作用的影響，某研究小組將生長狀態(tài)一致的A品種小麥植株分為5組，1組在田間生長作為對照組，另4組在人工氣候室中生長作為實驗組，并保持其光照和CO2濃度等條件與對照組相同。于中午12：30測定各組葉片的光合速率，各組實驗處理及結果如表所示： 對照組 實驗組一 實驗組二 實驗組三 實驗組四 實驗 處理 溫度/℃ 36 36 36 31 25 相對濕度/% 17 27 52 52 52 實驗 結果 光合速率/mg CO2 dm－2h－1 11.1 15.1 22.1 23.7 20.7 回答下列問題： (1)根據(jù)本實驗結果，可以推測中午時對小麥光合速率影響較大的環(huán)境因素是________，其依據(jù)是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 并可推測，________(填“增加”或“降低”)麥田環(huán)境的相對濕度可降低小麥光合作用“午休”的程度。 (2)在實驗組中，若適當提高第________組的環(huán)境溫度能提高小麥的光合速率，其原因是________________________________________________________________________ ________________________。 (3)小麥葉片氣孔開放時，CO2進入葉肉細胞的過程________(填“需要”或“不需要”)載體蛋白，________(填“需要”或“不需要”)消耗ATP。 解析：(1)由表可知，對照組、實驗組一和實驗組二的溫度條件相同，相對濕度不同，且隨著相對濕度增大，光合速率明顯增加；而實驗組二、三、四的相對濕度相同，溫度依次降低，但光合速率變化不明顯，故中午時對小麥光合速率影響較大的環(huán)境因素是相對濕度。增加麥田環(huán)境的相對濕度可提高光合速率，推測其能降低小麥光合作用“午休”的程度。(2)實驗組二、三、四在相對濕度相同的情況下，環(huán)境溫度為31 ℃時光合速率最大，說明環(huán)境溫度為25 ℃時沒有達到光合作用的最適溫度，依據(jù)溫度對酶活性的影響規(guī)律可知適當提高實驗組四的環(huán)境溫度能提高小麥的光合速率。(3)二氧化碳進入葉肉細胞的方式是自由擴散，不需要載體蛋白和能量。 答案：(1)濕度(或答相對濕度)　在相同溫度條件下，相對濕度改變時光合速率變化較大　增加 (2)四　該實驗組的環(huán)境溫度未達到光合作用的最適溫度 (3)不需要　不需要 (2016高考全國卷Ⅱ)BTB是一種酸堿指示劑，BTB的弱堿性溶液顏色可隨其中CO2濃度的增高而由藍變綠再變黃。某同學為研究某種水草的光合作用和呼吸作用，進行了如下實驗：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成藍色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液變成淺綠色，之后將等量的淺綠色溶液分別加入到7支試管中。其中6支加入生長狀況一致的等量水草，另一支不加水草，密閉所有試管。各試管的實驗處理和結果見表。 試管編號 1 2 3 4 5 6 7 水草 無 有 有 有 有 有 有 距日光燈的 距離(cm) 20 遮光* 100 80 60 40 20 50 min后試管中溶液的顏色 淺綠色 X 淺黃色 黃綠色 淺綠色 淺藍色 藍色 注：遮光*是指用黑紙將試管包裹起來，并放在距日光燈100 cm的地方。 若不考慮其他生物因素對實驗結果的影響，回答下列問題： (1)本實驗中，50 min后1號試管的溶液是淺綠色，則說明2至7號試管的實驗結果是由________________________________________引起的；若1號試管的溶液是藍色，則說明2至7號試管的實驗結果是________(填“可靠的”或“不可靠的”)。 (2)表中X代表的顏色應為________(填“淺綠色”“黃色”或“藍色”)，判斷依據(jù)是____________________________________________________________________________。 (3)5號試管中的溶液顏色在照光前后沒有變化，說明在此條件下水草________________________________________________________________________。 解析：(1)1號試管中沒有水草，2至7號試管中均有水草，且2號試管沒有光照，其中的水草只進行呼吸作用，其余試管中的水草同時進行光合作用和呼吸作用，所以與1號試管對照，2至7號試管的實驗結果是由不同光強下水草的光合作用和呼吸作用引起的。若1號試管的溶液是藍色，說明在沒有水草的條件下，光照會導致溶液中CO2濃度發(fā)生變化，則2至7號試管的實驗結果是不可靠的。(2)2號試管遮光處理，其中的水草不進行光合作用，只進行呼吸作用，故2號試管溶液中CO2濃度高于3號試管，所以2號試管中溶液應呈現(xiàn)黃色。(3)5號試管中的溶液顏色在照光前后沒有變化，說明其中水草的光合作用強度等于呼吸作用強度，吸收與釋放的CO2量相等。 答案：(1)不同光強下水草的光合作用和呼吸作用(其他合理答案也可)　不可靠的 (2)黃色　水草不進行光合作用，只進行呼吸作用，溶液中CO2濃度高于3號試管 (3)光合作用強度等于呼吸作用強度，吸收與釋放的CO2量相等 [課時作業(yè)] 1．(2018江西南昌診斷)下圖分別表示兩個自變量對光合速率的影響情況，除各圖中所示因素外，其他因素均控制在最適范圍。下列分析不正確的是(　　) A．甲圖中a點的內在限制因素可能是葉綠體中酶的數(shù)量或色素的數(shù)量不足 B．乙圖中d點與c點相比，相同時間內葉肉細胞中C3與C5的生成量都多 C．丙圖中，隨著溫度的升高，曲線走勢將穩(wěn)定不變 D．圖中M、N點的限制因素是光照強度，P點的限制因素是溫度 解析：選C。甲圖中a點的限制因素可能是葉綠體中酶的數(shù)量或色素的數(shù)量不足，A正確；乙圖中d點與c點相比，光照強度增加，光反應增加，產(chǎn)生的ATP和[H]增加，因此相同時間內葉肉細胞中C3與C5的生成量都多，B正確；丙圖中，溫度影響酶的活性，隨著溫度的升高超過最適溫度，曲線走勢將下降，C錯誤；圖中M、N點的限制因素是光照強度，P點的限制因素是溫度，D正確。 2．(2018漳州模擬)某研究性學習小組采用盆栽實驗，探究土壤干旱對某種植物葉片光合速率的影響。實驗開始時土壤水分充足，然后實驗組停止?jié)菜?，對照組土壤水分條件保持適宜，實驗結果如圖所示。下列相關分析不正確的是(　　) A．葉片光合速率隨干旱時間延長而呈下降趨勢 B．葉片光合速率下降先于葉片葉綠素含量下降 C．實驗2～4天，光合速率下降是由葉片葉綠素含量下降引起的 D．實驗2～4天，光合速率下降可能是由葉片內二氧化碳濃度下降引起的 解析：選C。圖甲中可以看出，隨干旱時間延長，實驗組葉片光合速率呈下降趨勢；比較圖甲和乙的實驗組，圖甲中光合速率在第2天就開始下降，而圖乙中葉綠素含量在第4天才開始下降，因此葉片光合速率下降先于葉片葉綠素含量下降；圖乙中，實驗組2～4天中葉片葉綠素含量并沒有下降；2～4天中實驗組的光合作用速率下降很有可能是由于干旱，氣孔關閉，導致葉片中CO2濃度下降而引起的。 3．在適宜溫度下某農作物CO2吸收量隨環(huán)境CO2濃度變化的曲線如圖所示。該圖可以表明(　　) A．光合作用強度與環(huán)境CO2濃度成正比 B．a(chǎn)點時農作物不進行光合作用 C．b點是開始進行光合作用的臨界點 D．b點前影響光合作用強度的主要因素是CO2濃度，b點后是光照強度 解析：選B。由圖可知，在一定的CO2濃度范圍內，隨CO2濃度增加，光合作用強度提高，但達到某個值后，CO2濃度增加但光合作用強度基本保持不變；植物利用CO2進行光合作用時，CO2有個最低濃度，a點時CO2濃度為0，故植物不進行光合作用；b點時CO2吸收量為0，此時光合作用CO2吸收量與呼吸作用CO2釋放量相等；b點前后影響光合作用強度的主要因素是CO2濃度，從CO2吸收量保持不變時開始，以后的影響因素是光照強度。 4．如圖表示葉片光合速率與葉肉細胞間隙中CO2濃度的關系。下列有關敘述不正確的是(　　) A．BC段斜率與葉綠體內固定CO2酶活性呈正相關 B．溫室效應能有效提高植物光合速率 C．當CO2濃度低于b時植物不進行光合作用 D．當CO2濃度高于s時Pm值主要受光反應速率的限制 解析：選C。圖中BC段固定CO2酶活性越強，固定的CO2越多，光合速率越大，A項正確；CO2含量在O～s時，隨著CO2濃度的升高，植物光合速率逐漸增大，所以溫室效應能有效提高植物光合速率，B項正確；當CO2濃度低于b時植物能進行光合作用，但其強度小于呼吸強度，C項錯誤；當CO2濃度高于s時，CO2達到飽和狀態(tài)，此時[H]和ATP不能滿足暗反應的需要，Pm值主要受光反應速率的限制，D項正確。 5．陽光穿過森林中的空隙形成“光斑”，下圖表示一株生長旺盛的植物一片葉子在“光斑”照射前后的光合作用過程中吸收CO2和釋放O2的有關曲線，下列分析錯誤的是(　　) A．圖中實線代表二氧化碳吸收速率 B．“光斑”照射開始時，二氧化碳吸收速率慢于氧氣釋放速率 C．“光斑”移開后，虛線立即下降，一段時間后，實線才開始下降，這是因為“光斑”照射產(chǎn)生的ATP和[H]還可以繼續(xù)還原C3 D．B點以后植物無法進行光合作用 答案：D 6．(2018云南曲靖一中質檢)某研究小組在密閉恒溫玻璃室內進行植物栽培實驗，連續(xù)48 h測定室內CO2濃度及植物CO2吸收速率，得到如圖所示曲線(整個過程呼吸作用強度恒定)，下列敘述錯誤的是(　　) A．分析室內CO2濃度曲線，圖中光合作用強度等于呼吸作用強度的點有4個 B．21～27 h的時間段葉肉細胞中產(chǎn)生的[H]來自細胞呼吸 C．前24 h和后24 h該植物積累的有機物量相同 D．48 h時植物體內有機物總量增加 解析：選C。分析題圖室內CO2濃度曲線可知，光合作用與呼吸作用相等的點是曲線的拐點，圖中共有4個，A正確；21～27 h的時間段葉肉細胞中CO2的吸收速率是負值且保持不變，說明植物只進行呼吸作用，所以產(chǎn)生的[H]來自細胞呼吸，B正確；前24 h和后24 h相比前者室內的CO2濃度高，所以前者積累的有機物比后者少，C錯誤；48 h時與0 h時相比，室內二氧化碳少了，說明植物體內有機物總量增加，D正確。 7．當其他條件最適宜時，某植物的光合速率如圖所示。下列敘述正確的是(　　) A．20 ℃條件下，C點以后限制光合速率的因素是光照強度 B．若將CO2濃度降低，C點將向左下移動 C．30 ℃條件下，5 klx時的總光合速率小于B點的總光合速率 D．研究光照強度對光合速率的影響時，溫度應保持在40 ℃ 答案：B 8．(2018江西九江聯(lián)考)利用如圖實驗裝置進行與光合作用有關的實驗，下列敘述正確的是(　　) A．試管中收集的氣體量代表了光合作用產(chǎn)生的氧氣量 B．在光下，如果有氣泡產(chǎn)生，可說明光合作用產(chǎn)生氧氣 C．為了探究二氧化碳濃度對光合作用的影響，可以用不同濃度的碳酸氫鈉溶液進行實驗 D．為了探究光照強度對光合作用的影響，用一套裝置慢慢向光源靠近，觀察氣泡產(chǎn)生速率的變化 解析：選C。試管中收集的氣體量是光合作用的凈產(chǎn)氧量，A錯誤；在光下有氣泡產(chǎn)生不能確定是光合作用產(chǎn)生的氧氣，B錯誤；為了探究二氧化碳濃度對光合作用的影響，可以用不同濃度的碳酸氫鈉溶液進行實驗，C正確；探究光照強度對光合作用的影響時，距光源不同距離，應設置不同裝置，觀察氣泡產(chǎn)生速率的變化，D錯誤。 9．(2018河南八市質檢)如圖曲線為光照強度對植物光合作用的影響。下表為a～d 4種植物的單個植株在自然CO2濃度及最適溫度下的光補償點和光飽和點。請回答下列問題： 植物種類 光補償點(klx) 光飽和點(klx) a 1.5 55 b 0.25 65 c 1 35 d 0.15 7.5 (1)植物在葉綠體基粒的類囊體上通過光反應把太陽能轉變?yōu)開_____________儲存在ATP中，再通過暗反應轉變?yōu)榉€(wěn)定的化學能儲存于________中。 (2)光補償點與光飽和點之間，限制植物光合作用的因素主要為__________；光飽和點之后，限制植物光合作用的因素主要為________________________________________。 (3)光照強度為0.4 klx時，表格中________(填序號)植物的呼吸作用產(chǎn)生的CO2多于光合作用吸收的CO2。4種植物在群體中的光飽和點比單株的要高，主要原因是________________________________________________________________________。 解析：(1)光合作用過程中的能量變化主要是通過光反應將光能首先轉變?yōu)锳TP中活躍的化學能，再通過暗反應轉變?yōu)榉€(wěn)定的化學能儲存于糖類(或有機物)中。 (2)光補償點與光飽和點之間，曲線的上升階段，限制植物光合作用的因素主要為光照強度。光照強度大于光飽和點，影響因素不再是自變量光照強度，而是溫度或CO2濃度。 (3)據(jù)表分析，光照強度為0.4 klx時，a、c植物沒有達到光補償點，呼吸作用產(chǎn)生的CO2多于光合作用吸收的CO2，由于植株間存在遮光現(xiàn)象，導致光照不足，光飽和點增大，所以4種植物在群體中的光飽和點比單株的要高。 答案：(1)活躍的化學能　糖類(有機物) (2)光照強度　溫度、CO2濃度 (3)a、c　植株間存在遮光現(xiàn)象 10．研究者選取某植物幼苗進行了無土栽培實驗，如圖為該幼苗的光合速率、呼吸速率隨溫度變化的曲線圖，請分析回答相關問題： (1)A點時葉肉細胞中O2的移動方向是_________________________________________ ________________________。研究者用含18O的葡萄糖追蹤根細胞有氧呼吸中的氧原子，其轉移途徑是_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。B點時植物光合作用 制造的有機物的量________(填“大于”“小于”或“等于”)細胞呼吸消耗的有機物的量。 (2)據(jù)圖分析，光合酶對溫度的敏感度比呼吸酶對溫度的敏感度________(填“高”或“低”)，溫室栽培該植物，為獲得最大經(jīng)濟效益，應控制溫度為________℃。 (3)限制AB段CO2吸收速率的主要因素是________，圖中________點光合作用制造的有機物是細胞呼吸消耗有機物的2倍。 (4)研究者分別用12%的氧氣和22%的氧氣對兩組幼苗的根系進行持續(xù)供氧，一段時間后，測得用12%的氧氣處理的植株的干重顯著低于另一組，原因是_________________________。 答案：(1)從葉綠體移向線粒體　葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳　大于 (2)高　20 (3)溫度　B、D (4)根呼吸速率下降，影響根對無機鹽的吸收，從而使光合作用固定的有機物減少 11．某科研小組利用伊樂藻(沉水植物)進行了光合作用影響因素的研究，實驗結果如圖所示。請回答下列問題： (1)該實驗的自變量是_____________________________________________________。 伊樂藻產(chǎn)生的氧氣來自________的分解。 (2)伊樂藻進行光合作用過程中，在光反應階段發(fā)生的能量變化主要為________________________________________________________________________， 在暗反應階段發(fā)生的物質變化主要為___________________________________________。 (3)從圖中可看出，不同生物量的伊樂藻凈產(chǎn)氧量的最適pH均為5，原因最可能是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)當pH為3時，三組伊樂藻的凈產(chǎn)氧量均為負值，從細胞代謝的角度分析，說明此時________________________________________________________________________。 解析：(1)圖中體現(xiàn)了相同生物量的伊樂藻在不同pH條件下的凈產(chǎn)氧量以及不同生物量的伊樂藻在同一pH條件下的凈產(chǎn)氧量，因此該實驗的自變量是pH和伊樂藻的生物量。在光合作用的光反應階段，水在光下分解產(chǎn)生氧氣。(2)光合作用過程中，在光反應階段發(fā)生的能量變化主要為光能轉變?yōu)锳TP中的化學能，在暗反應階段發(fā)生的物質變化主要為CO2和C5結合形成C3，C3再被還原成C5和糖類。(3)不管伊樂藻的生物量怎樣變化，其體內與產(chǎn)氧有關的酶發(fā)揮作用的最適pH都沒有改變。(4)當pH為3時，三組伊樂藻的凈產(chǎn)氧量均為負值，說明此時這三組伊樂藻的細胞呼吸強度比光合作用強度大，單位時間內消耗的氧氣比產(chǎn)生的氧氣多。 答案：(1)pH和伊樂藻生物量　水 (2)光能轉變?yōu)锳TP中的化學能　CO2和C5結合形成C3，C3再被還原成C5和糖類 (3)不同生物量的伊樂藻體內與產(chǎn)氧有關的酶發(fā)揮作用的最適pH是相同的(答案合理即可) (4)三組伊樂藻的細胞呼吸強度均大于光合作用強度