光與光合作用（提素養(yǎng)） 李仕才 1．下圖所示為甘蔗葉肉細(xì)胞內(nèi)的一系列反應(yīng)過程，下列有關(guān)說法正確的是(　　 ) A．過程①產(chǎn)生[H]，過程②消耗[H]，過程③既產(chǎn)生也消耗[H] B．過程②只發(fā)生在葉綠體基質(zhì)，過程③只發(fā)生在線粒體基質(zhì) C．過程①消耗CO2釋放O2，過程③消耗O2釋放CO2 D．若葉肉細(xì)胞內(nèi)過程②的速率大于過程③的速率，則甘蔗的干重必然增加 解析：A　[過程①②③分別為光反應(yīng)、暗反應(yīng)和呼吸作用，光反應(yīng)中水的光解產(chǎn)生[H]，暗反應(yīng)中消耗[H]和ATP，細(xì)胞呼吸中第一、二階段產(chǎn)生[H]，第三階段消耗[H]，A正確；暗反應(yīng)只發(fā)生在葉綠體基質(zhì)，過程③發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，B錯(cuò)誤；光反應(yīng)不消耗CO2，只是釋放O2，C錯(cuò)誤；葉肉細(xì)胞內(nèi)過程②的速率大于過程③的速率，則甘蔗的干重不一定增加，因?yàn)楦收岣芍卦黾拥臈l件是整個(gè)植株的有機(jī)物合成量大于消耗量，而圖示僅為葉肉細(xì)胞中的能量代謝，D錯(cuò)誤。] 2．圖甲表示水稻的葉肉細(xì)胞在光照強(qiáng)度分別為A、B、C、D時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)CO2釋放量和O2產(chǎn)生總量的變化。圖乙表示藍(lán)藻光合速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系，下列說法正確的是(　　) A．圖甲中，光照強(qiáng)度為B時(shí)，光合速率等于呼吸速率 B．圖甲中，光照強(qiáng)度為D時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)細(xì)胞從周圍吸收2個(gè)單位的CO2 C．圖乙中，當(dāng)光照強(qiáng)度為X時(shí)，細(xì)胞中產(chǎn)生ATP的場所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體 D．圖乙中，限制E、F、G點(diǎn)光合作用速率的因素主要是光照強(qiáng)度 解析：B　[分析圖甲可知，光照強(qiáng)度為B時(shí)，CO2釋放量和O2產(chǎn)生總量相等，都為3個(gè)單位，細(xì)胞呼吸釋放的CO2首先供應(yīng)葉綠體進(jìn)行光合作用，剩余部分釋放到外界，說明此時(shí)細(xì)胞呼吸大于光合作用，A項(xiàng)錯(cuò)誤；光照強(qiáng)度為D時(shí)，水稻葉肉細(xì)胞光合作用速率大于細(xì)胞呼吸速率，光照強(qiáng)度為A時(shí)，CO2釋放量即為呼吸速率，則光照強(qiáng)度為D時(shí)，O2產(chǎn)生總量為8個(gè)單位，需要消耗的CO2也為8個(gè)單位，所以單位時(shí)間內(nèi)需從外界吸收CO2為2個(gè)單位，B項(xiàng)正確；圖乙中所示生物為藍(lán)藻，藍(lán)藻不含線粒體和葉綠體，C項(xiàng)錯(cuò)誤；圖乙中，限制G點(diǎn)光合作用速率的因素不是光照強(qiáng)度，可能是二氧化碳濃度或溫度等，D項(xiàng)錯(cuò)誤。] 3．(2018漳州模擬)某研究性學(xué)習(xí)小組采用盆栽實(shí)驗(yàn)，探究土壤干旱對某種植物葉片光合速率的影響。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)土壤水分充足，然后實(shí)驗(yàn)組停止?jié)菜?，對照組土壤水分條件保持適宜，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示，下列相關(guān)分析不正確的是(　　) A．葉片光合速率隨干旱時(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)2～4天，光合速率下降可能是由葉片內(nèi)二氧化碳濃度下降引起的 解析：C　[圖甲中可以看出，隨干旱時(shí)間延長，實(shí)驗(yàn)組葉片光合速率呈下降趨勢；比較圖甲和乙的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)組2～4天中葉片葉綠素含量并沒有下降；2～4天中實(shí)驗(yàn)組的光合作用速率下降很有可能是由于干旱、氣孔關(guān)閉，導(dǎo)致葉片中CO2濃度下降而引起的。] 4．利用如圖實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行與光合作用有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，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(jìn)行實(shí)驗(yàn) D．為了探究光照強(qiáng)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：C　[試管中收集的氣體量是光合作用的凈產(chǎn)氧量，A錯(cuò)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(cuò)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，C正確；探究光照強(qiáng)度對光合作用的影響時(shí)，距光源不同距離，應(yīng)設(shè)置不同裝置，觀察氣泡產(chǎn)生速率的變化，D錯(cuò)誤。] 5．(2018河南實(shí)驗(yàn)中學(xué)質(zhì)檢)利用溴甲酚紫指示劑[酸堿指示劑，pH變色范圍：5.2(黃色)～6.8(紫色)]檢測金魚藻生活環(huán)境中氣體含量變化的實(shí)驗(yàn)操作如圖，相關(guān)敘述不正確的是(　　) A．黑暗處理的目的是使金魚藻不進(jìn)行光合作用 B．溴甲酚紫指示劑變?yōu)辄S色是因?yàn)槿芤簆H減小 C．圖中實(shí)驗(yàn)操作3～5能證明光合作用吸收CO2 D．該實(shí)驗(yàn)可證明呼吸作用釋放CO2，光合作用釋放O2 解析：D　[根據(jù)2～3過程可知，黑暗中金魚藻只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，產(chǎn)生CO2使pH下降，導(dǎo)致指示劑由紫色變?yōu)辄S色，A、B項(xiàng)正確；根據(jù)3～5過程可知，在適宜的光照條件下，金魚藻光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度，吸收CO2，使pH上升，導(dǎo)致指示劑由黃色變?yōu)樽仙?，C正確；在本實(shí)驗(yàn)中，證明了綠色植物進(jìn)行光合作用吸收CO2，并沒有證明光合作用釋放O2，D錯(cuò)誤。] 6．(2018山西太原學(xué)段測評)如圖所示，兩曲線分別表示陽生植物和陰生植物CO2吸收量隨光照強(qiáng)度變化的情況。當(dāng)光照強(qiáng)度為C時(shí)，兩植物的有機(jī)物積累速率分別為a1、b1，兩植物有機(jī)物合成速率分別為a2、b2，下列比較結(jié)果正確的是(　　 ) A．a(chǎn)1＝b1；a2＜b2　　　　 B．a(chǎn)1＞b1；a2＝b2 C．a(chǎn)1＜b1；a2＝b2 D．a(chǎn)1＝b1；a2＞b2 解析：D　[根據(jù)縱坐標(biāo)“CO2的吸收速率”可知，a1、b1均代表凈光合速率。光照強(qiáng)度為C時(shí)，二者凈光合速率相等，所以a1＝b1，因?yàn)榭偣夂纤俾剩絻艄夂纤俾剩粑俾?，?jù)圖知，呼吸速率a>b。所以，總光合速率a2>b2，D項(xiàng)正確。] 7．(導(dǎo)學(xué)號(hào)81576057)某興趣小組的同學(xué)為研究光合作用，取某種植物形態(tài)、大小、生長發(fā)育狀況相同的四張葉片設(shè)計(jì)了一組實(shí)驗(yàn)如圖。請回答下列問題： (1)若用甲葉來確定光合作用的產(chǎn)物中有淀粉，應(yīng)在光照前，對甲葉進(jìn)行________處理，目的是________________________________________________________________________。 關(guān)于丙葉中白色部分形成的原因，有的同學(xué)猜測：可能是缺少________(填元素)而影響葉綠素的形成，是否正確還需要通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。 (2)適宜的光照下，乙綠葉所在的裝置中有色液滴的移動(dòng)情況是________，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 短時(shí)間內(nèi)，丁葉所在的裝置中有色液滴的移動(dòng)情況是______________。 (3)通過本實(shí)驗(yàn)中的________和________對照，可確定光合作用必需的原料是________________。 答案：(1)黑暗　消耗掉葉片中原有的淀粉　Mg　(2)右移　葉肉細(xì)胞呼吸消耗氧氣，而產(chǎn)生的CO2被裝置內(nèi)的NaOH或者葉片內(nèi)光合作用全部吸收，因此有色液滴右移　不移動(dòng)　(3)乙　丁　二氧化碳 8．(2018江西省宜春六校高三聯(lián)考)在不同溫度條件下，研究某植物的光合速率與光照強(qiáng)度之間的變化關(guān)系，得到如圖1所示結(jié)果，請回答下列問題： 圖1 (1)如圖1表明影響植物光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素有______________；當(dāng)光照強(qiáng)度為5 klx時(shí)，與25 ℃相比，15 ℃條件下葉綠體產(chǎn)生O2的速率______________。 (2)在25 ℃條件下，AB段光合作用較弱是由于______________，導(dǎo)致光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的________________不足，從而限制了暗反應(yīng)的進(jìn)行。 (3)為探究葉綠體在光下利用ADP和Pi合成ATP的動(dòng)力，科學(xué)家在黑暗條件下進(jìn)行了如圖2實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)在黑暗條件下進(jìn)行的目的是________________________________________________________________________。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以推測葉綠體中形成ATP的動(dòng)力來自 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)圖1中的自變量是光照強(qiáng)度和溫度，因變量是光合作用強(qiáng)度，所以圖1表明影響植物光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素有光照強(qiáng)度和溫度；當(dāng)光照強(qiáng)度為5 klx時(shí)，25 ℃與15 ℃條件下，光合速率相等，但25 ℃時(shí)酶的活性較高，故光反應(yīng)強(qiáng)度大于15 ℃時(shí)的情況，所以15 ℃條件下葉綠體產(chǎn)生O2的速率小。(2)在25 ℃條件下，AB段光合作用較弱是由于光照強(qiáng)度較低，導(dǎo)致光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的[H]和ATP不足，從而限制了暗反應(yīng)的進(jìn)行。(3)根據(jù)題意可知，葉綠體在光下把ADP和Pi合成ATP的過程稱為光合磷酸化，ATP的形成屬于光反應(yīng)過程中的物質(zhì)變化，實(shí)驗(yàn)在黑暗中進(jìn)行的目的是避免光照對ATP合成的影響。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，pH值平衡前，加入ADP和Pi能夠產(chǎn)生ATP，而平衡后加入ADP和Pi后不能產(chǎn)生ATP，說明葉綠體中ATP形成的原動(dòng)力來自于類囊體膜兩側(cè)的pH值(或類囊體膜內(nèi)側(cè)pH小于外側(cè))。 答案：(1)光照強(qiáng)度、溫度　小　(2)光照強(qiáng)度較低　[H]和ATP　(3)避免光照對ATP合成的影響　類囊體膜兩側(cè)的pH差(或類囊體膜內(nèi)側(cè)pH小于外側(cè)) 9．細(xì)辛是一種在森林下生活的植物，濱藜是一種在沙漠中生活的植物。下圖是光照強(qiáng)度對兩種植物(甲、乙)光合作用強(qiáng)度影響的曲線。請據(jù)圖作答： (1)圖中代表濱藜光合作用強(qiáng)度的變化曲線是______；B1點(diǎn)時(shí)植物葉肉細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生ATP的部位有______，水參與反應(yīng)并產(chǎn)生[H]的具體部位是________。 (2)圖中E點(diǎn)時(shí)，限制甲植物增產(chǎn)的主要環(huán)境因素是________，限制乙植物增產(chǎn)的主要環(huán)境因素可能是________，此時(shí)甲、乙植物固定CO2量的情況是________(填“相等”或“甲多于乙”或“乙多于甲”)。 (3)若在圖中B2點(diǎn)時(shí)光照突然增強(qiáng)，短時(shí)間內(nèi)乙植物葉綠體內(nèi)C3含量將________(上升、下降)。若將乙植物移植到缺Mg的環(huán)境中培養(yǎng)，一段時(shí)間后B2點(diǎn)將向________移。 (4)若探究溫度對細(xì)辛葉片細(xì)胞呼吸強(qiáng)度的影響，則該實(shí)驗(yàn)需要在________條件下進(jìn)行。 解析：(1)由于濱藜是一種在沙漠中生活的植物，其為陽生植物，達(dá)到光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)所需要的光照強(qiáng)度比較大，所以圖1中代表濱藜光合作用強(qiáng)度變化曲線是甲。B1點(diǎn)時(shí)植物葉肉細(xì)胞內(nèi)光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，故產(chǎn)生ATP的部位有葉綠體、線粒體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。光反應(yīng)階段水在光下分解成[H]和氧氣，有氧呼吸的第二階段丙酮酸和水反應(yīng)生成[H]和二氧化碳，故水參與反應(yīng)并產(chǎn)生[H]的部位有類囊體薄膜、線粒體基質(zhì)。(2)由圖分析可知，圖中E點(diǎn)時(shí)，光照強(qiáng)度增加，甲的凈光合速率增加，故限制甲植物增產(chǎn)的主要環(huán)境因素是光照強(qiáng)度。圖中E點(diǎn)時(shí)，光照強(qiáng)度增加，乙的凈光合速率不再增加，故限制乙植物增產(chǎn)的主要環(huán)境因素是CO2濃度、溫度。圖中E點(diǎn)時(shí)，植物甲和乙的凈光合速率相等，但甲的呼吸速率大于乙。故此時(shí)固定CO2量的情況是甲多于乙。(3)若在圖中B2點(diǎn)時(shí)光照突然增強(qiáng)，光反應(yīng)增強(qiáng)，產(chǎn)生更多的ATP和[H]，促進(jìn)C3化合物的還原反應(yīng)，故短時(shí)間內(nèi)葉綠體內(nèi)C3含量將下降。Mg是合成葉綠素所必需的元素，缺Mg葉綠素?zé)o法合成，植物的光合作用強(qiáng)度降低，而呼吸速率不變，B2點(diǎn)表示光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，若將植物移植到缺Mg的環(huán)境中培養(yǎng)，則需增大光照強(qiáng)度才能保證光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，故一段時(shí)間后B2點(diǎn)將向右移。(4)若探究溫度對細(xì)辛葉片細(xì)胞呼吸強(qiáng)度的影響，則該實(shí)驗(yàn)需在黑暗條件下進(jìn)行，排除光合作用的影響。 答案：(1)甲　細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體(缺一不可)　線粒體基質(zhì)和類囊體薄膜(缺一不可) (2)光照強(qiáng)度　溫度和CO2濃度　甲多于乙 (3)下降　右　(4)黑暗 10．(導(dǎo)學(xué)號(hào)81576058)某研究小組使用春黑麥為材料通過實(shí)驗(yàn)探究影響產(chǎn)量的因素，得到如甲圖所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。請據(jù)圖回答下列問題： (1)據(jù)圖所知，影響春黑麥產(chǎn)量的因素有___________________________________。 (2)就圖中所反映的因素來說D點(diǎn)條件下限制春黑麥增產(chǎn)的主要因素是________________。C點(diǎn)條件下限制春黑麥增產(chǎn)的主要因素是________。除圖所示的因素外，若要進(jìn)一步提高春黑麥的產(chǎn)量，還可以采取的措施是_________________________________。 (3)若將春黑麥幼苗置于光下正常生長時(shí)，進(jìn)行下圖所示的生理過程，其中①、②、③、④、⑤代表物質(zhì)。 Ⅰ過程完成的能量變化是______________________________________ ③的作用是______________________________________________。 在其他條件相同時(shí)，參照乙圖分析，甲圖中D點(diǎn)與F點(diǎn)相比，C3含量________。 解析：(1)由甲圖可知，隨著光照強(qiáng)度、土壤濕度的增大，春黑麥產(chǎn)量上升，且在一定范圍內(nèi)，施肥可進(jìn)一步提高產(chǎn)量。(2)D點(diǎn)是在圖中弱光條件下產(chǎn)量的最大值，因此限制增產(chǎn)的主要因素是光照強(qiáng)度。C點(diǎn)是在圖中強(qiáng)光條件下產(chǎn)量的最小值，限制增產(chǎn)的主要因素是土壤濕度。除了上述因素外，CO2濃度、溫度等都可影響光合作用強(qiáng)度，因此可通過合理密植、增加CO2濃度、控制適宜溫度等進(jìn)一步提高產(chǎn)量。(3)由乙圖可知，Ⅰ、Ⅱ代表光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)，①、②、③、④、⑤代表水、二氧化碳、還原氫、氧氣和葡萄糖。光反應(yīng)階段光能轉(zhuǎn)變成活躍的化學(xué)能儲(chǔ)存在ATP中，[H]用于暗反應(yīng)中C3的還原，同時(shí)提供部分能量。D點(diǎn)與F點(diǎn)相比，光照強(qiáng)度較弱，產(chǎn)生的ATP和[H]較少，消耗C3較少，故C3含量較高。 答案：(1)光照強(qiáng)度、土壤濕度、施肥情況　(2)光照強(qiáng)度　土壤濕度　合理密植或增加CO2濃度或溫度要適宜等(寫出一項(xiàng)即可)　(3)光能→活躍的化學(xué)能　作為還原劑為暗反應(yīng)供氫，同時(shí)提供部分能量　較高