資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
5.4 光合作用和能量轉化（3）
1.通過設計和實施探究環境因素對光合作用強度影響的活動，理解光照強度、二氧化碳濃度對光合作用強度的影響。21教育網
2.通過實施探究環境因素對光合作用強度影響的活動，進一步學會控制自變量，觀察和檢測因變量變化及設置對照實驗的方法和技能。
3.通過總結影響光合作用強度的因素及原理分析，解釋農業生產提高農作物產量的管理措施，并增強節約糧食的意識。
知識點01 影響光合作用強度的因素
1.光合作用的強度就是指植物在單位時間內通過光合作用制造糖類的數量。光合作用的強度還可以表示為植物在單位時間內消耗CO2的數量或制造O2的數量。
2.影響光合作用的因素包括水、光照強度、CO2濃度、溫度及無機營養等。
知識點02 探究環境因素對光合作用的影響
1.實驗原理：利用真空滲水法排出葉片細胞間隙中的氣體，使其沉入水中。在光合作用的過程中植物吸收CO2并排出O2，產生O2的多少與光合作用的強度密切相關，O2溶解度很小，積累在細胞間隙從而使葉片上浮。因此可依據一定時間內葉片上浮的數量，來比較光合作用的強弱。
2.實驗步驟：①取生長旺盛的綠葉，用直徑為0.6cm 的打孔器打出圓形小葉片30片（避開大的葉脈）。
②將圓形小葉片置于注射器內。注射器內吸入清水，待排出注射器內殘留的空氣后，用手指堵住注射器前端的小孔并緩慢地拉動活塞，使圓形小葉片內的氣體溢出。這一步驟可能需要重復2 3次。處理過的小葉片因為細胞間隙充滿了水，所以全部沉到水底。
③將處理過的圓形小葉片，放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用。
④取3只小燒杯，分別倒入富含CO2 的清水o
⑤向3只小燒杯中各放入10片圓形小葉片，然后分別置于強、中、弱三種光照下。實驗中，可用5 W的LED燈作為光源, 利用小燒杯與光源的距離來調節光照強度。
⑥觀察并記錄同一時間段內各實驗裝置中圓形小葉片浮起的數量。
知識點03 化能合成作用
自然界中存在某些種類的細菌，細胞內沒有葉綠素，不能進行光合作用，但能利用體外環境中某些無機物氧化時釋放的能量來制造有機物，這一過程就稱為化能合成作用。生活在土壤中的硝化細菌，能夠利用氨（NH3）氧化為亞硝酸（HNO2）和亞硝酸（HNO2）氧化為硝酸（HNO3）所釋放的能量，將CO2和H2O合成糖類，維持自身的生命活動。
考法01 光照強度對光合作用的影響
光是綠色植物光合作用的能量來源，光照強度直接影響光合速率。
1.原理：光直接影響光反應階段，制約NADPH和ATP的生成，進而制約暗反應階段。光照強度通過影響植物的光反應進而影響光合速率。光照強度增加，光反應速度加快，產生的ATP和NADPH增多，使暗反應中還原過程加快，從而使光合作用產物增加。
2.在一定范圍內，光合速率隨光照強度的增強而加快，但光照強度增加到一定強度時，光合速率不再加快，甚至降低(細胞灼傷)。綠色植物光照強度對光合作用強度影響曲線如下圖所示：2-1-c-n-j-y
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①曲線分析
項目曲線點、段 進行的生理過程 氣體轉移情況 對應的生理狀態模型
A點 只有呼吸作用，沒有光合作用。細胞呼吸產生的CO2釋放到外界環境，細胞呼吸消耗的O2全部從外界環境吸收。 吸收O2、釋放CO2
AB段 細胞呼吸、光合作用同時進行且細胞 ( http: / / www.21cnjy.com )呼吸強度>光合作用強度。細胞呼吸產生的CO2一部分進入葉綠體用于光合作用，一部分釋放到外界環境，細胞呼吸消耗的O2一部分來自葉綠體的光合作用，一部分從外界環境吸收。 吸收O2、釋放CO2 ( http: / / www.21cnjy.com )
B點 細胞呼吸、光合作用同時進行且細 ( http: / / www.21cnjy.com )胞呼吸強度＝光合作用強度。細胞呼吸產生的CO2全部進入葉綠體用于光合作用，細胞呼吸消耗的O2全部來自葉綠體的光合作用。 不與外界進行氣體交換
B點以后 細胞呼吸、光合作用同時進行且細胞呼吸強度<光 ( http: / / www.21cnjy.com )合作用強度。細胞呼吸產生的CO2全部進入葉綠體用于光合作用，細胞呼吸消耗的O2全部來自葉綠體的光合作用；光合作用消耗的CO2一部分來自線粒體，一部分從外界環境吸收。 吸收CO2、釋放O2
②總光合與凈光合的判定方法：a.在坐標曲線中，當光照強度為0時，CO2吸收值為0，則為總光合，若是負值則為凈光合。21教育名師原創作品
b.若所給數值為有光條件下綠色植物的測定值，則為凈光合。C.固定CO2的量、產生O2的量或制造有機物的量表示的是總光合；吸收CO2的量、減少CO2的量、釋放O2的量、增加O2的量或積累有機物的量表示的是凈光合。
③坐標曲線中關鍵點移動的分析：
a若呼吸速率基本不變，條件的改變使光合速率下降時，光補償點應右移，光飽和點應左移；若呼吸速率基本不變，條件的改變使光合速率升高時，光補償點應左移，光飽和點應右移。
b.陰生植物與陽生植物相比，光補償點和飽和點都相應向左移動。
3.應用：①增加光照強度促進光合作用：溫室中適當增強光照強度以提高作物的光合作用強度。如陰雨天適當補充光照，及時對大棚除霜消霧。
②依據植物的特點合理利用光能：陰生植物光補償點和光飽和點均較陽生植物低，可采用陰生植物與陽生植物間作的方式以合理利用光能。間作套種時應注意農作物的種類搭配、林帶樹種的配置。
【典例1】如圖表示光照下葉肉細胞中A、B兩種細胞器間的氣體交換。下列敘述正確的是（ ）
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A．黑暗條件下A不能產生CO2
B．A能產生ATP，B不能產生ATP
C．植物正常生長時，B產生的O2全部被A利用
D．白天適當升溫，夜晚適當降溫能增加農作物的產量
【答案】D
【解析】根據圖中光照下葉肉細胞中A、B兩種細胞器間的氣體交換，可以判斷出A是線粒體、B是葉綠體。線粒體是真核細胞主要細胞器（動植物都有），機能旺盛的含量多。程粒狀、棒狀，具有雙膜結構，內膜向內突起形成“嵴”，內膜基質和基粒上有與有氧呼吸有關的酶，是有氧呼吸第二、三階段的場所，生命體95%的能量來自線粒體，又叫“動力工廠”．含少量的DNA、RNA。葉綠體：只存在于植物的綠色細胞中．扁平的橢球形或球形，雙層膜結構．基粒上有色素，基質和基粒中含有與光合作用有關的酶，是光合作用的場所。含少量的DNA、RNA。A是線粒體、B是葉綠體。黑暗條件下，不能發生光合作用，只能進行呼吸作用，B的生理功能將停止，A的生理功能繼續進行，所以能繼續產生CO2，A錯誤； A是線粒體、B是葉綠體，兩者都可以產生ATP，B錯誤；當光合作用強度大于呼吸作用強度時，植物才可以正常生長，B結構產生的O2被A結構全部利用以外，還有剩余的被排出細胞外，C錯誤；夜間適當降溫，與呼吸作用有關的酶的活性降低，呼吸作用強度減弱，即能降低A結構的生理功能；白天適當升溫，由于有光照和與光合作用有關的酶活性升高，B結構的生理功能提高比A結構更明顯，故白天適當升溫，夜晚適當降溫能增加農作物的產量，D正確。
考法02 CO2濃度、溫度、水分和礦物質對光合作用的影響
1.CO2濃度對光合作用的影響及應用
CO2影響暗反應階段，制約C3化合物的形成，進而影響（CH2O）的形成。在一定范圍內，光合速率隨CO2濃度升高而加快，但CO2濃度升高到一定強度時，光合速率不再加快，甚至降低。CO2濃度對光合作用強度影響曲線如下圖所示：
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①曲線分析：圖1中A點表示CO2補償點，即光合速率等于呼吸速率時的CO2濃度，圖2中A′點表示進行光合作用所需CO2的最低濃度。B和B′點都表示CO2飽和點。
②應用：a．大田生產：應“正其行，通其風”或增施農家肥等增大CO2濃度，提高光合速率。
b．溫室栽培：人工增加CO2、增施農家肥或與動物圈舍連通等等增大CO2濃度，提高光合速率。
2.溫度對光合作用的影響及應用
光合作用是多種酶催化的生理過程。溫度通過影響酶的活性影響光合作用強度，在一定范圍內，光合速率隨溫度升高而加快，但溫度升高到一定強度時，光合速率不再加快，反而降低。當溫度高于光合作用的最適溫度時，光合速率明顯地表現出隨溫度上升而下降，這是由于高溫引起催化暗反應的有關酶鈍化、變性甚至遭到破壞，同時高溫還會導致葉綠體結構發生變化和受損；高溫加劇植物的呼吸作用，而且使二氧化碳溶解度的下降超過氧溶解度的下降，結果利于光呼吸而不利于光合作用；在高溫下，葉子的蒸騰速率增高，葉子失水嚴重，造成氣孔關閉，使二氧化碳供應不足，這些因素的共同作用，必然導致光合速率急劇下降。當溫度上升到熱限溫度，凈光合速率便降為零，如果溫度繼續上升，葉片會因嚴重失水而萎蔫，甚至干枯死亡。溫度對光合作用強度影響曲線如下圖所示：
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應用：a．白天：適當提高溫度以提高光合作用強度，增加有機物的合成。
b．夜間：適當降低溫度以降低細胞呼吸強度，減少有機物的消耗。冬季溫室栽培，白天可適當提高溫度；晚上可適當降低溫度，以降低細胞呼吸消耗有機物。
3.水既是光合作用的原料，又是體內各種化學反應的介質，如植物缺水導致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分還能影響氣孔的開閉，間接影響CO2進入植物體內。礦質元素通過影響與光合作用有關的化合物的合成，對光合作用產生直接或間接的影響。如鎂可以影響葉綠素的合成從而影響光反應。水分和無機鹽對光合作用強度影響曲線如下圖所示：
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在農業生產中，可根據作物的需水規律，合理灌溉。可根據作物的生長規律，合理灌溉和施肥。
【典例2】紅松和人參均為我國北方地區的植物。如圖為兩種植物在溫度、水分均適宜的條件下，光合作用速率與呼吸速率的比值（ P/R）隨光照強度變化的曲線圖，下列敘述正確的是（ ）
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A．若土壤中鎂的含量減少，一段時間后人參的a點右移
B．光照強度在b點之后，限制紅松P/R值增大的主要外界因素是CO2濃度
C．光照強度為c時，紅松和人參的凈光合速率相等
D．光照強度為a時，每日光照12小時，一晝夜后人參干重不變，紅松干重減少
【答案】A
【解析】對于人參而言，a點光合作用速率與呼吸速率的比值（P/R）為1，對應的光照強度為光補償點；若土壤中鎂的含量減少，人參合成葉綠素增多，達到光補償點需要的光照強度變大，故一段時間后人參的a點右移，A正確；光照強度在b點之后，限制紅松（A）P/R值增大的主要外界因素仍然是光照強度，在d點之后，限制其P/R值增大的主要外界因素才是CO2，B錯誤；陰生植物的呼吸速率比陽生植物的呼吸速率更低，光強為c時，二者的P/R值相同，但呼吸速率不一定相同，故紅松和人參的凈光合速率不一定相同，C錯誤；光照強度為a時，對于人參而言，光合作用速率與呼吸速率的比值（P/R）為1，白天12小時沒有積累有機物，晚上進行呼吸作用消耗有機物，一晝夜干重減少；紅松的光合作用速率與呼吸速率的比值（P/R）小于1，白天12小時沒有積累有機物，晚上進行呼吸作用消耗有機物，一晝夜干重減少，D錯誤。
考法03 多因子變量對光合作用強度的影響
自然條件下，光合作用強度是多因子變量共同作用的結果。多因子對光合作用強度影響曲線如下圖所示：
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①曲線分析
P點：限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因子，隨著因子的不斷加強，光合速率不斷提高。
Q點：橫坐標所表示的因素不再是影響光合速率的主要因子，影響因素主要為各曲線所表示的因子。
②應用：溫室栽培時，在一定光照強度下，白天適當提高溫度，增加光合作用所需酶的活性，提高光合速率，也可同時適當增加CO2濃度，進一步提高光合速率；當溫度適宜時，可適當增加光照強度和CO2濃度以提高光合速率。
【典例3】農業生產中長期不合理施用化肥及用污水灌溉，會造成土壤鹽漬化。為研究某種植物對鹽的耐受性，科學家測定了不同鹽濃度對該植物的凈光合速率、根相對電導度、光合色素含量的影響，結果如下圖。
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請據圖分析回答：
（1）凈合速率是指植物在單位時間內單位葉面積吸收的CO2量，則真正的光合速率＝ 。
（2）與低鹽相比，當NaCl濃度在200～250 mmol/L時，凈光合速率 （顯著增高，顯著下降）。原因是：① ，造成光反應減弱。
② 顯著升高，表明根細胞膜受損，電解質外滲，加上根細胞周圍鹽濃度增高，根細胞會因 作用失水，導致葉片萎蔫，氣孔關閉， ，造成暗反應受阻。
【答案】（1）凈光合速率+呼吸速率
（2）顯著下降 ①光合色素含量低，導致光能吸收不足 ②根相對電導度 滲透 CO2的吸收量不足
【解析】（1）真正的光合速率=凈光合速率+呼吸速率
（2）據圖分析，與低鹽相比，當NaCl濃度在200～250 mmol/L時，凈光合速率顯著下降。原因：①當NaCl濃度在200～250 mmol/L時，光合色素含量低，導致光能吸收不足，造成光反應減弱。
②當NaCl濃度在200～250 mmol/L時，根相對電導度顯著升高，表明根細胞膜受損，電解質外滲，加上根細胞周圍鹽濃度增高，根細胞會因滲透作用失水，導致葉片萎蔫，氣孔關閉，CO2的吸收量不足，造成暗反應受阻。以上兩個方面都導致實際光合速率下降，而呼吸速率一般不變，故凈光合速率下降。
考法04 光合作用與細胞呼吸的區別和聯系
1．區別
光合作用 有氧呼吸
物質變化 無機物有機物 有機物無機物
能量變化 光能→化學能(儲能) 化學能→ATP中活躍的化學能、熱能(放能)
實質 合成有機物，儲存能量 分解有機物、釋放能量、供細胞利用
場所 葉綠體 活細胞(主要在線粒體)
條件 只在光下進行 有光、無光都能進行
2．聯系(物質或能量變化的生理過程)
①物質聯系
元素 轉移途徑
C CO2（CH2O） C3H4O3CO2
O H2OO2H2O
H H2O[H](CH2O)[H] H2O
②能量聯系
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3．光合作用與細胞呼吸的關系圖示
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【典例4】如圖為光合作用和呼吸作用之間的能量轉變圖解。下列有關該圖的說法中正確的是（ ）
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A．只有在強光下同一葉肉細胞呼吸作用產生的二氧化碳直接供自身光合作用利用
B．耗氧量相同的情況下，同一植株的綠色細胞和非綠色細胞產生ATP的量可能相同
C．光合作用光反應階段產生的[H]只來自水，而呼吸作用產生的[H]只來自有機物
D．在強光下一株植物所有細胞呼吸消耗的氧氣全部來自光合作用過程中產生的氧氣
【答案】B
【解析】光合作用過程分為光反應階段和暗反應階段，光反應階段是水光解形成氧氣和還原氫的過程，該過程中光能轉變成活躍的化學能儲存在ATP中；暗反應階段包括二氧化碳的固定和三碳化合物的還原，二氧化碳固定是二氧化碳與1分子五碳化合物結合形成2分子三碳化合物的過程，三碳化合物還原是三碳化合物在光反應產生的還原氫和ATP的作用下形成有機物和五碳化合物的過程。www.21-cn-jy.com
有氧呼吸全過程：第一階段：在細胞質基質中，一分子葡萄糖形成兩分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量，這一階段不需要氧的參與。第二階段：丙酮酸進入線粒體的基質中，分解為二氧化碳、大量的[H]和少量能量。第三階段：在線粒體的內膜上，[H]和氧氣結合，形成水和大量能量，這一階段需要氧的參與。【來源：21·世紀·教育·網】
在有光的條件下，細胞產生的二氧化碳都可以直接被光合作用利用，A錯誤；耗氧量相同的情況下，同一植株的綠色細胞和非綠色細胞產生ATP的量可能相同，如夜間，B正確；光合作用光反應階段產生的[H]只來自水，而呼吸作用產生的[H]來自有機物和水，C錯誤；在強光條件下，根細胞呼吸作用消耗的氧氣來自于外界環境，D錯誤。
題組A 基礎過關練
1.霧霾天氣會導致農作物的光合作用速率下降,其主要原因是(　　)
A.光強度減弱 B.土壤肥力下降
C.吸收CO2過多 D.吸收水分過多
2.在封閉的溫室內栽種農作物，以下措施不能提高作物產量的是(　　)
A.適當增加光照強度 B.增加室內CO2濃度
C.增大室內晝夜溫差 D.采用綠色玻璃蓋頂
3.下列有關硝化細菌的敘述正確的是（ ）
A．能進行光合作用 B．能將土壤中的氨氧化成硝酸
C．屬于異養生物 D．能直接利用環境中的有機物
4．下面列舉了一些與溫室大棚種植蔬菜有關的生產措施，你認為不合理的是（ ）
A．溫室的設計應盡量提高采光效率，盡量減少不必要的熱量散失
B．施足有機肥可直接為植物提供有機營養，同時可以補充大棚內的CO2
C．采用無土栽培技術，可按植物的需求配給營養，節約成本
D．夜晚適當降低溫度可提高作物產量
5.番茄幼苗在缺鎂的培養液中培養一段時間后，與對照組相比，其葉片光合作用強度下降，原因是（ ）
A. 光反應強度升高，暗反應強度降低
B. 光反應強度降低，暗反應強度降低
C. 光反應強度不變，暗反應強度降低
D. 光反應強度降低，暗反應強度不變
6.小明家想建一個蔬菜大棚，小明結合所學知識給出若干建議，其中不合理的是（ ）
A．大棚用白色塑料薄膜覆蓋
B．大棚內增加供暖裝置確保晝夜溫度均高于室外
C．大棚旁邊與豬舍相通
D．大棚內安裝太陽能燈泡，延長光照時間
題組B 能力提升練
7. 研究人員將某植物的綠色果肉薄片與NaHCO3溶液混合置于密閉反應室，提供一定的光照，水浴加熱保持恒溫，測定反應室中O2濃度，結果如下圖所示。下列相關敘述錯誤的是（ ）21·世紀*教育網
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A. NaHCO3溶液的作用是提供光合作用的原料CO2
B. 15～20 min O2濃度不變，表明光合作用已經停止
C. 若在15 min時停止光照，則短時間內葉綠體中C3化合物含量增多
D. 若在20 min后停止光照，推測20～25 min范圍內曲線斜率負值
8. 其他條件適宜情況下，光照強度對水稻植株C02吸收量（釋放量）的影響如圖所示。下列有關敘述正確的是（ ）www-2-1-cnjy-com
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A. a點時，產生ATP的場所只有細胞質基質和線粒體
B. b點時，葉肉細胞中光合作用強度等于呼吸作用強度
C. 在C點時突然降低光照強度，短時間內C5含量會升高
D. 適當升高溫度和二氧化碳濃度，c點將向上和向右移動
9. 光合作用通過密切關聯的兩大階段——光反應和暗反應實現。對于改變反應條件而引起的變化，說法正確的是（ ）【來源：21cnj*y.co*m】
A. 突然中斷CO2供應會暫時引起葉綠體基質中ATP/ADP比值增加
B. 突然中斷CO2供應會暫時引起葉綠體基質中C5/C3比值減小
C. 突然將紅光改變為綠光會暫時引起葉綠體基質中C3/C5比值減小
D. 突然將綠光改變為紅光會暫時引起葉綠體基質中ATP/ADP比值減小
10.科學家研究CO2濃度、光照強度和溫度對同一植物光合作用強度的影響，得到的實驗結果如圖所示。請據圖判斷下列敘述不正確的是(　　)【出處：21教育名師】
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A．光照強度為a時，造成曲線Ⅱ和Ⅲ光合作用強度差異的原因是CO2濃度不同
B．光照強度為b時，造成曲線Ⅰ和Ⅱ光合作用強度差異的原因是溫度不同
C．光照強度為a～b時，曲線Ⅰ、Ⅱ光合作用強度隨光照強度升高而升高
D．光照強度為b～c時，曲線Ⅱ、Ⅲ光合作用強度隨光照強度升高而升高
11.圓粒豌豆為半耐寒性作物，喜陽光充足、溫和濕潤的氣候，也較耐半陰。圓粒碗豆的耐寒力強于皺粒碗豆。已知圓粒豌豆苗期適宜溫度為15~20℃，成熟階段適宜溫度為18~20℃，高溫干旱時莢果產量和品質下降。請回答下列問題：【版權所有：21教育】
（1）圓粒疏豆在陽光充足的條件下，光合速率______（填“大于”“小于”或“等于”）呼吸速率。
（2）暗反應產物中所需能量不直接來自光能，所產生的能量也不能直接用于各項生命活動。上述能量轉換過程中的媒介是__________________，其能充當能量轉換媒介的原因在于分子結構特點，該特點是_______________________________________；細胞呼吸將_____________________中的能量逐步釋放出來。21*cnjy*com
（3）已知淀粉分支酶是合成支鏈淀粉的關鍵酶，分析可知圓粒碗豆成熟階段淀粉分支酶數量和活性較同時期的皺粒碗豆內______（填“升高”“降低”或“不變”）。
（4）請解釋高溫干旱時莢果產量下降的原因：_______________________________________________。
12.為探究未來大氣CO2濃度升高等因素對水稻光合作用的影響，科研人員進行實驗，結果如下表。
氣孔導度（mol/m2·s） 葉綠素色度比值（SPAD） 凈光合速率（mmol/m2·s）
硝態氮（NO3-） A品種 大氣CO2 0．34 44．9 17．1
高CO2 0．24 45．2 20．4
B品種 大氣CO2 0．26 40．1 14．1
高CO2 0．19 40．3 17．4
銨態氮（NH4+） A品種 大氣CO2 0．53 45．1 34．1
高CO2 0．48 45．6 44．2
B品種 大氣CO2 0．39 40．4 25．1
高CO2 0．25 40．9 25．5
（注：SPAD值表示葉綠素含量多少，SPAD值越高葉綠素含量越多）
回答下列問題：
（1）光合作用過程中需要葉綠素、______等含氮物質參與，水稻細胞中葉綠素分布在______。
（2）該實驗的自變量是__________________________________________________________。
（3）從增強CO2吸收的角度考慮，應選擇種植______品種水稻。供給銨態氮（NH4+）的水稻凈光合速率較高，據表分析原因_______________________________________________________________。
題組C 培優拔尖練
13.（2022江蘇卷）如圖為某一植物在不同實驗條件下測得的凈光合速率，下列假設條件中能使圖中結果成立的是（ ）21世紀教育網版權所有
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A．橫坐標是CO2濃度，甲表示較高溫度，乙表示較低溫度
B．橫坐標是溫度，甲表示較高CO2濃度，乙表示較低CO2濃度
C．橫坐標是光波長，甲表示較高溫度，乙表示較低溫度
D．橫坐標是光照強度，甲表示較高CO2濃度，乙表示較低CO2濃度
14.（2020浙江7月選考卷）將某植物葉片分離得到的葉綠體，分別置于含不同蔗糖濃度的反應介質溶液中，測量其光合速率，結果如圖所示。圖中光合速率用單位時間內單位葉綠素含量消耗的二氧化碳量表示。下列敘述正確的是（ ）21cnjy.com
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A．測得的該植物葉片的光合速率小于該葉片分離得到的葉綠體的光合速率
B．若分離的葉綠體中存在一定比例的破碎葉綠體，測得的光合速率與無破碎葉綠體的相比，光合速率偏大
C．若該植物較長時間處于遮陰環境，葉片內蔗糖濃度與光合速率的關系與圖中B-C段對應的關系相似
D．若該植物處于開花期，人為摘除花朵，葉片內蔗糖濃度與光合速率的關系與圖中A-B段對應的關系相似
15.（2021浙江卷）各取未轉基因的水稻（W）和轉Z基因的水稻（T）數株，分組后分別噴施蒸餾水、寡霉素和NaHS03，24h后進行干旱脅迫處理（脅迫指對植物生長和發育不利的環境因素），測得未脅迫和脅迫8h時的光合速率如圖所示。已知寡霉素抑制光合作用和細胞呼吸中ATP合成酶的活性。下列敘述正確的是（ ）21·cn·jy·com
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A．寡霉素在細胞呼吸過程中抑制線粒體外膜上［H］的傳遞
B．寡霉素在光合作用過程中的作用部位是葉綠體中的基質
C．轉Z基因提高光合作用的效率，且增加寡霉素對光合速率的抑制作用
D．噴施NaHSO3促進光合作用．且減緩干旱脅迫引起的光合速率的下降
16.（2020課標Ⅰ卷）農業生產中的一些栽培措施可以影響作物的生理活動，促進作物的生長發育，達到增加產量等目的。回答下列問題：2·1·c·n·j·y
（1）中耕是指作物生長期中，在植株之間去除雜草并進行松土的一項栽培措施，該栽培措施對作物的作用有_____________________（答出2點即可）。21*cnjy*com
（2）農田施肥的同時，往往需要適當澆水，此時澆水的原因是_____________________（答出1點即可）。
（3）農業生產常采用間作（同一生長期內，在同一塊農田上間隔種植兩種作物）的方法提高農田的光能利用率。現有4種作物，在正常條件下生長能達到的株高和光飽和點（光合速率達到最大時所需的光照強度）見下表。從提高光能利用率的角度考慮，最適合進行間作的兩種作物是___________________，選擇這兩種作物的理由是___________________。
作物 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光飽和點/μmol·m-2·s-1 1 200 1 180 560 623
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知識精講
能力拓展
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5.4 光合作用和能量轉化（3）
1.通過設計和實施探究環境因素對光合作用強度影響的活動，理解光照強度、二氧化碳濃度對光合作用強度的影響。21教育網
2.通過實施探究環境因素對光合作用強度影響的活動，進一步學會控制自變量，觀察和檢測因變量變化及設置對照實驗的方法和技能。21教育名師原創作品
3.通過總結影響光合作用強度的因素及原理分析，解釋農業生產提高農作物產量的管理措施，并增強節約糧食的意識。
知識點01 影響光合作用強度的因素
1.光合作用的強度就是指植物在單位時間內通過光合作用制造糖類的數量。光合作用的強度還可以表示為植物在單位時間內消耗CO2的數量或制造O2的數量。
2.影響光合作用的因素包括水、光照強度、CO2濃度、溫度及無機營養等。
知識點02 探究環境因素對光合作用的影響
1.實驗原理：利用真空滲水法排出葉片細胞間隙中的氣體，使其沉入水中。在光合作用的過程中植物吸收CO2并排出O2，產生O2的多少與光合作用的強度密切相關，O2溶解度很小，積累在細胞間隙從而使葉片上浮。因此可依據一定時間內葉片上浮的數量，來比較光合作用的強弱。
2.實驗步驟：①取生長旺盛的綠葉，用直徑為0.6cm 的打孔器打出圓形小葉片30片（避開大的葉脈）。
②將圓形小葉片置于注射器內。注射器內吸入清水，待排出注射器內殘留的空氣后，用手指堵住注射器前端的小孔并緩慢地拉動活塞，使圓形小葉片內的氣體溢出。這一步驟可能需要重復2 3次。處理過的小葉片因為細胞間隙充滿了水，所以全部沉到水底。
③將處理過的圓形小葉片，放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用。
④取3只小燒杯，分別倒入富含CO2 的清水o
⑤向3只小燒杯中各放入10片圓形小葉片，然后分別置于強、中、弱三種光照下。實驗中，可用5 W的LED燈作為光源, 利用小燒杯與光源的距離來調節光照強度。
⑥觀察并記錄同一時間段內各實驗裝置中圓形小葉片浮起的數量。
知識點03 化能合成作用
自然界中存在某些種類的細菌，細胞內沒有葉綠素，不能進行光合作用，但能利用體外環境中某些無機物氧化時釋放的能量來制造有機物，這一過程就稱為化能合成作用。生活在土壤中的硝化細菌，能夠利用氨（NH3）氧化為亞硝酸（HNO2）和亞硝酸（HNO2）氧化為硝酸（HNO3）所釋放的能量，將CO2和H2O合成糖類，維持自身的生命活動。
考法01 光照強度對光合作用的影響
光是綠色植物光合作用的能量來源，光照強度直接影響光合速率。
1.原理：光直接影響光反應階段，制約NADPH和ATP的生成，進而制約暗反應階段。光照強度通過影響植物的光反應進而影響光合速率。光照強度增加，光反應速度加快，產生的ATP和NADPH增多，使暗反應中還原過程加快，從而使光合作用產物增加。
2.在一定范圍內，光合速率隨光照強度的增強而加快，但光照強度增加到一定強度時，光合速率不再加快，甚至降低(細胞灼傷)。綠色植物光照強度對光合作用強度影響曲線如下圖所示：
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①曲線分析
項目曲線點、段 進行的生理過程 氣體轉移情況 對應的生理狀態模型
A點 只有呼吸作用，沒有光合作用。細胞呼吸產生的CO2釋放到外界環境，細胞呼吸消耗的O2全部從外界環境吸收。 吸收O2、釋放CO2
AB段 細胞呼吸、光合作用同時進行且細胞呼吸強度> ( http: / / www.21cnjy.com )光合作用強度。細胞呼吸產生的CO2一部分進入葉綠體用于光合作用，一部分釋放到外界環境，細胞呼吸消耗的O2一部分來自葉綠體的光合作用，一部分從外界環境吸收。 吸收O2、釋放CO2 ( http: / / www.21cnjy.com )
B點 細胞呼吸、光合作用同時進行且細胞呼吸強度＝光 ( http: / / www.21cnjy.com )合作用強度。細胞呼吸產生的CO2全部進入葉綠體用于光合作用，細胞呼吸消耗的O2全部來自葉綠體的光合作用。 不與外界進行氣體交換
B點以后 細胞呼吸、光合作用同時進行且細 ( http: / / www.21cnjy.com )胞呼吸強度<光合作用強度。細胞呼吸產生的CO2全部進入葉綠體用于光合作用，細胞呼吸消耗的O2全部來自葉綠體的光合作用；光合作用消耗的CO2一部分來自線粒體，一部分從外界環境吸收。 吸收CO2、釋放O2
②總光合與凈光合的判定方法：a.在坐標曲線中，當光照強度為0時，CO2吸收值為0，則為總光合，若是負值則為凈光合。21cnjy.com
b.若所給數值為有光條件下綠色植物的測定值，則為凈光合。C.固定CO2的量、產生O2的量或制造有機物的量表示的是總光合；吸收CO2的量、減少CO2的量、釋放O2的量、增加O2的量或積累有機物的量表示的是凈光合。21·cn·jy·com
③坐標曲線中關鍵點移動的分析：
a若呼吸速率基本不變，條件的改變使光合速率下降時，光補償點應右移，光飽和點應左移；若呼吸速率基本不變，條件的改變使光合速率升高時，光補償點應左移，光飽和點應右移。
b.陰生植物與陽生植物相比，光補償點和飽和點都相應向左移動。
3.應用：①增加光照強度促進光合作用：溫室中適當增強光照強度以提高作物的光合作用強度。如陰雨天適當補充光照，及時對大棚除霜消霧。2·1·c·n·j·y
②依據植物的特點合理利用光能：陰生植物光補償點和光飽和點均較陽生植物低，可采用陰生植物與陽生植物間作的方式以合理利用光能。間作套種時應注意農作物的種類搭配、林帶樹種的配置。【來源：21cnj*y.co*m】
【典例1】如圖表示光照下葉肉細胞中A、B兩種細胞器間的氣體交換。下列敘述正確的是（ ）
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A．黑暗條件下A不能產生CO2
B．A能產生ATP，B不能產生ATP
C．植物正常生長時，B產生的O2全部被A利用
D．白天適當升溫，夜晚適當降溫能增加農作物的產量
【答案】D
【解析】根據圖中光照下葉肉細胞中A、B兩種細胞器間的氣體交換，可以判斷出A是線粒體、B是葉綠體。線粒體是真核細胞主要細胞器（動植物都有），機能旺盛的含量多。程粒狀、棒狀，具有雙膜結構，內膜向內突起形成“嵴”，內膜基質和基粒上有與有氧呼吸有關的酶，是有氧呼吸第二、三階段的場所，生命體95%的能量來自線粒體，又叫“動力工廠”．含少量的DNA、RNA。葉綠體：只存在于植物的綠色細胞中．扁平的橢球形或球形，雙層膜結構．基粒上有色素，基質和基粒中含有與光合作用有關的酶，是光合作用的場所。含少量的DNA、RNA。A是線粒體、B是葉綠體。黑暗條件下，不能發生光合作用，只能進行呼吸作用，B的生理功能將停止，A的生理功能繼續進行，所以能繼續產生CO2，A錯誤； A是線粒體、B是葉綠體，兩者都可以產生ATP，B錯誤；當光合作用強度大于呼吸作用強度時，植物才可以正常生長，B結構產生的O2被A結構全部利用以外，還有剩余的被排出細胞外，C錯誤；夜間適當降溫，與呼吸作用有關的酶的活性降低，呼吸作用強度減弱，即能降低A結構的生理功能；白天適當升溫，由于有光照和與光合作用有關的酶活性升高，B結構的生理功能提高比A結構更明顯，故白天適當升溫，夜晚適當降溫能增加農作物的產量，D正確。
考法02 CO2濃度、溫度、水分和礦物質對光合作用的影響
1.CO2濃度對光合作用的影響及應用
CO2影響暗反應階段，制約C3化合物的形成，進而影響（CH2O）的形成。在一定范圍內，光合速率隨CO2濃度升高而加快，但CO2濃度升高到一定強度時，光合速率不再加快，甚至降低。CO2濃度對光合作用強度影響曲線如下圖所示：
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①曲線分析：圖1中A點表示CO2補償點，即光合速率等于呼吸速率時的CO2濃度，圖2中A′點表示進行光合作用所需CO2的最低濃度。B和B′點都表示CO2飽和點。
②應用：a．大田生產：應“正其行，通其風”或增施農家肥等增大CO2濃度，提高光合速率。
b．溫室栽培：人工增加CO2、增施農家肥或與動物圈舍連通等等增大CO2濃度，提高光合速率。
2.溫度對光合作用的影響及應用
光合作用是多種酶催化的生理過程。溫度通過影響酶的活性影響光合作用強度，在一定范圍內，光合速率隨溫度升高而加快，但溫度升高到一定強度時，光合速率不再加快，反而降低。當溫度高于光合作用的最適溫度時，光合速率明顯地表現出隨溫度上升而下降，這是由于高溫引起催化暗反應的有關酶鈍化、變性甚至遭到破壞，同時高溫還會導致葉綠體結構發生變化和受損；高溫加劇植物的呼吸作用，而且使二氧化碳溶解度的下降超過氧溶解度的下降，結果利于光呼吸而不利于光合作用；在高溫下，葉子的蒸騰速率增高，葉子失水嚴重，造成氣孔關閉，使二氧化碳供應不足，這些因素的共同作用，必然導致光合速率急劇下降。當溫度上升到熱限溫度，凈光合速率便降為零，如果溫度繼續上升，葉片會因嚴重失水而萎蔫，甚至干枯死亡。溫度對光合作用強度影響曲線如下圖所示：
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應用：a．白天：適當提高溫度以提高光合作用強度，增加有機物的合成。
b．夜間：適當降低溫度以降低細胞呼吸強度，減少有機物的消耗。冬季溫室栽培，白天可適當提高溫度；晚上可適當降低溫度，以降低細胞呼吸消耗有機物。
3.水既是光合作用的原料，又是體內各種化學反應的介質，如植物缺水導致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分還能影響氣孔的開閉，間接影響CO2進入植物體內。礦質元素通過影響與光合作用有關的化合物的合成，對光合作用產生直接或間接的影響。如鎂可以影響葉綠素的合成從而影響光反應。水分和無機鹽對光合作用強度影響曲線如下圖所示：
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在農業生產中，可根據作物的需水規律，合理灌溉。可根據作物的生長規律，合理灌溉和施肥。
【典例2】紅松和人參均為我國北方地區的植物。如圖為兩種植物在溫度、水分均適宜的條件下，光合作用速率與呼吸速率的比值（ P/R）隨光照強度變化的曲線圖，下列敘述正確的是（ ）
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A．若土壤中鎂的含量減少，一段時間后人參的a點右移
B．光照強度在b點之后，限制紅松P/R值增大的主要外界因素是CO2濃度
C．光照強度為c時，紅松和人參的凈光合速率相等
D．光照強度為a時，每日光照12小時，一晝夜后人參干重不變，紅松干重減少
【答案】A
【解析】對于人參而言，a點光合作用速率與呼吸速率的比值（P/R）為1，對應的光照強度為光補償點；若土壤中鎂的含量減少，人參合成葉綠素增多，達到光補償點需要的光照強度變大，故一段時間后人參的a點右移，A正確；光照強度在b點之后，限制紅松（A）P/R值增大的主要外界因素仍然是光照強度，在d點之后，限制其P/R值增大的主要外界因素才是CO2，B錯誤；陰生植物的呼吸速率比陽生植物的呼吸速率更低，光強為c時，二者的P/R值相同，但呼吸速率不一定相同，故紅松和人參的凈光合速率不一定相同，C錯誤；光照強度為a時，對于人參而言，光合作用速率與呼吸速率的比值（P/R）為1，白天12小時沒有積累有機物，晚上進行呼吸作用消耗有機物，一晝夜干重減少；紅松的光合作用速率與呼吸速率的比值（P/R）小于1，白天12小時沒有積累有機物，晚上進行呼吸作用消耗有機物，一晝夜干重減少，D錯誤。
考法03 多因子變量對光合作用強度的影響
自然條件下，光合作用強度是多因子變量共同作用的結果。多因子對光合作用強度影響曲線如下圖所示：
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①曲線分析
P點：限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因子，隨著因子的不斷加強，光合速率不斷提高。
Q點：橫坐標所表示的因素不再是影響光合速率的主要因子，影響因素主要為各曲線所表示的因子。
②應用：溫室栽培時，在一定光照強度下，白天適當提高溫度，增加光合作用所需酶的活性，提高光合速率，也可同時適當增加CO2濃度，進一步提高光合速率；當溫度適宜時，可適當增加光照強度和CO2濃度以提高光合速率。
【典例3】農業生產中長期不合理施用化肥及用污水灌溉，會造成土壤鹽漬化。為研究某種植物對鹽的耐受性，科學家測定了不同鹽濃度對該植物的凈光合速率、根相對電導度、光合色素含量的影響，結果如下圖。
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請據圖分析回答：
（1）凈合速率是指植物在單位時間內單位葉面積吸收的CO2量，則真正的光合速率＝ 。
（2）與低鹽相比，當NaCl濃度在200～250 mmol/L時，凈光合速率 （顯著增高，顯著下降）。原因是：① ，造成光反應減弱。
② 顯著升高，表明根細胞膜受損，電解質外滲，加上根細胞周圍鹽濃度增高，根細胞會因 作用失水，導致葉片萎蔫，氣孔關閉， ，造成暗反應受阻。
【答案】（1）凈光合速率+呼吸速率
（2）顯著下降 ①光合色素含量低，導致光能吸收不足 ②根相對電導度 滲透 CO2的吸收量不足
【解析】（1）真正的光合速率=凈光合速率+呼吸速率
（2）據圖分析，與低鹽相比，當NaCl濃度在200～250 mmol/L時，凈光合速率顯著下降。原因：①當NaCl濃度在200～250 mmol/L時，光合色素含量低，導致光能吸收不足，造成光反應減弱。
②當NaCl濃度在200～250 mmol/L時，根相對電導度顯著升高，表明根細胞膜受損，電解質外滲，加上根細胞周圍鹽濃度增高，根細胞會因滲透作用失水，導致葉片萎蔫，氣孔關閉，CO2的吸收量不足，造成暗反應受阻。以上兩個方面都導致實際光合速率下降，而呼吸速率一般不變，故凈光合速率下降。
考法04 光合作用與細胞呼吸的區別和聯系
1．區別
光合作用 有氧呼吸
物質變化 無機物有機物 有機物無機物
能量變化 光能→化學能(儲能) 化學能→ATP中活躍的化學能、熱能(放能)
實質 合成有機物，儲存能量 分解有機物、釋放能量、供細胞利用
場所 葉綠體 活細胞(主要在線粒體)
條件 只在光下進行 有光、無光都能進行
2．聯系(物質或能量變化的生理過程)
①物質聯系
元素 轉移途徑
C CO2（CH2O） C3H4O3CO2
O H2OO2H2O
H H2O[H](CH2O)[H] H2O
②能量聯系
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3．光合作用與細胞呼吸的關系圖示
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【典例4】如圖為光合作用和呼吸作用之間的能量轉變圖解。下列有關該圖的說法中正確的是（ ）
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A．只有在強光下同一葉肉細胞呼吸作用產生的二氧化碳直接供自身光合作用利用
B．耗氧量相同的情況下，同一植株的綠色細胞和非綠色細胞產生ATP的量可能相同
C．光合作用光反應階段產生的[H]只來自水，而呼吸作用產生的[H]只來自有機物
D．在強光下一株植物所有細胞呼吸消耗的氧氣全部來自光合作用過程中產生的氧氣
【答案】B
【解析】光合作用過程分為光反應階段和暗反應階段，光反應階段是水光解形成氧氣和還原氫的過程，該過程中光能轉變成活躍的化學能儲存在ATP中；暗反應階段包括二氧化碳的固定和三碳化合物的還原，二氧化碳固定是二氧化碳與1分子五碳化合物結合形成2分子三碳化合物的過程，三碳化合物還原是三碳化合物在光反應產生的還原氫和ATP的作用下形成有機物和五碳化合物的過程。21世紀教育網版權所有
有氧呼吸全過程：第一階段：在細胞質基質中，一分子葡萄糖形成兩分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量，這一階段不需要氧的參與。第二階段：丙酮酸進入線粒體的基質中，分解為二氧化碳、大量的[H]和少量能量。第三階段：在線粒體的內膜上，[H]和氧氣結合，形成水和大量能量，這一階段需要氧的參與。www.21-cn-jy.com
在有光的條件下，細胞產生的二氧化碳都可以直接被光合作用利用，A錯誤；耗氧量相同的情況下，同一植株的綠色細胞和非綠色細胞產生ATP的量可能相同，如夜間，B正確；光合作用光反應階段產生的[H]只來自水，而呼吸作用產生的[H]來自有機物和水，C錯誤；在強光條件下，根細胞呼吸作用消耗的氧氣來自于外界環境，D錯誤。
題組A 基礎過關練
1.霧霾天氣會導致農作物的光合作用速率下降,其主要原因是(　　)
A.光強度減弱 B.土壤肥力下降
C.吸收CO2過多 D.吸收水分過多
【答案】A　
【解析】影響光合作用的環境因素主要有光強度、溫度和二氧化碳濃度等。霧霾天氣導致光強度降低,光反應階段強度減弱,導致光合速率下降。21·世紀*教育網
2.在封閉的溫室內栽種農作物，以下措施不能提高作物產量的是(　　)
A.適當增加光照強度 B.增加室內CO2濃度
C.增大室內晝夜溫差 D.采用綠色玻璃蓋頂
【答案】D　
【解析】適當增加光照強度可以提高光合作用強度，可以提高產量，A不符合題意；增加室內CO2濃度可以提高光合作用強度，B不符合題意；增大室內晝夜溫差，晚上降低細胞呼吸消耗，可以提高產量，C不符合題意；采用綠色玻璃蓋頂會降低光合速率，D符合題意。
3.下列有關硝化細菌的敘述正確的是（ ）
A．能進行光合作用 B．能將土壤中的氨氧化成硝酸
C．屬于異養生物 D．能直接利用環境中的有機物
【答案】B
【解析】硝化細菌沒有葉綠體，不能進行光合作用，A錯誤；硝化細菌能將土壤中的氨氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，B正確；硝化細菌能進行化能合成作用，屬于自養生物，C錯誤；硝化細菌能利用環境中的無機物二氧化碳和水，并合成有機物，D錯誤。
4．下面列舉了一些與溫室大棚種植蔬菜有關的生產措施，你認為不合理的是（ ）
A．溫室的設計應盡量提高采光效率，盡量減少不必要的熱量散失
B．施足有機肥可直接為植物提供有機營養，同時可以補充大棚內的CO2
C．采用無土栽培技術，可按植物的需求配給營養，節約成本
D．夜晚適當降低溫度可提高作物產量
【答案】B
【解析】溫室主要用于冬季蔬菜的生產，設計應盡量提高采光效率，如用透明薄膜，并且盡量減少熱量的散失，有利于提高光合作用的溫度，A正確；有機肥可以被微生物分解產生二氧化碳和礦質元素，可直接為植物提供礦質營養，同時可以補充大棚內的CO2，植物不能吸收有機營養，B錯誤；采用無土栽培技術，可按植物的需求配給營養，營養物質能被植物有效吸收和利用，節約成本，C正確；夜晚適當降低溫度可以降低夜間呼吸作用消耗的有機物，因此可以提高作物產量，D正確。21*cnjy*com
5.番茄幼苗在缺鎂的培養液中培養一段時間后，與對照組相比，其葉片光合作用強度下降，原因是（ ）
A. 光反應強度升高，暗反應強度降低
B. 光反應強度降低，暗反應強度降低
C. 光反應強度不變，暗反應強度降低
D. 光反應強度降低，暗反應強度不變
【答案】B
【解析】缺鎂葉綠素合成減少，光合作用的光反應降低，光反應降低，暗反應也會因為ATP的減少而下降，故本題選B。ACD,不符合題意。
6.小明家想建一個蔬菜大棚，小明結合所學知識給出若干建議，其中不合理的是（ ）
A．大棚用白色塑料薄膜覆蓋
B．大棚內增加供暖裝置確保晝夜溫度均高于室外
C．大棚旁邊與豬舍相通
D．大棚內安裝太陽能燈泡，延長光照時間
【答案】B
【解析】大棚用白色塑料薄膜覆蓋，有利于吸收各種顏色的光，利于光合作用，A正確。大棚內應增加晝夜溫差，白天適當升溫利于光合作用，晚上適當降溫抑制呼吸，B錯誤。大棚旁邊與豬舍相通可為蔬菜的光合作用提供更多二氧化碳，C正確。大棚內安裝太陽能燈泡，延長光照時間，利于光合作用，D正確。
題組B 能力提升練
7. 研究人員將某植物的綠色果肉薄片與NaHCO3溶液混合置于密閉反應室，提供一定的光照，水浴加熱保持恒溫，測定反應室中O2濃度，結果如下圖所示。下列相關敘述錯誤的是（ ）
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A. NaHCO3溶液的作用是提供光合作用的原料CO2
B. 15～20 min O2濃度不變，表明光合作用已經停止
C. 若在15 min時停止光照，則短時間內葉綠體中C3化合物含量增多
D. 若在20 min后停止光照，推測20～25 min范圍內曲線斜率負值
【答案】B
【解析】NaHCO3分解可產生CO2，因此在反應室中加入NaHCO3的主要作用是提供CO2，A正確；15～20 min O2濃度不變，原因是光合產氧量與呼吸耗氧量相等，B錯誤；若在15 min時停止光照，則光反應產生的ATP和NADPH減少，而光反應產生的ATP和NADPH用于暗反應三碳化合物的還原，所以C3化合物含量增多，C正確；若在20 min后停止光照，光合作用產生氧氣速率減慢，而呼吸速率消耗氧氣速率不受影響，因此氧氣不斷減少，曲線將下降，即曲線斜率為負值，D正確。
8. 其他條件適宜情況下，光照強度對水稻植株C02吸收量（釋放量）的影響如圖所示。下列有關敘述正確的是（ ）
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A. a點時，產生ATP的場所只有細胞質基質和線粒體
B. b點時，葉肉細胞中光合作用強度等于呼吸作用強度
C. 在C點時突然降低光照強度，短時間內C5含量會升高
D. 適當升高溫度和二氧化碳濃度，c點將向上和向右移動
【答案】A
【解析】a點時，植物只進行呼吸作用，此時產生ATP的場所為細胞質基質和線粒體，A正確；題圖是水稻植株CO2吸收（釋放）量與光照強度的關系，b點時，水稻植株的凈光合作用強度為0，但葉肉細胞中凈光合作用強度大于0，B錯誤；在c點時突然降低光照強度，光反應階段產生的ATP、NADPH減少，C3還原減少，C5固定CO2的過程繼續進行，故短時間內C5含量會下降，C錯誤；圖示曲線是在適宜條件下測得，升高溫度會使光合作用減弱，c點將下移，D錯誤。
9. 光合作用通過密切關聯的兩大階段——光反應和暗反應實現。對于改變反應條件而引起的變化，說法正確的是（ ）2-1-c-n-j-y
A. 突然中斷CO2供應會暫時引起葉綠體基質中ATP/ADP比值增加
B. 突然中斷CO2供應會暫時引起葉綠體基質中C5/C3比值減小
C. 突然將紅光改變為綠光會暫時引起葉綠體基質中C3/C5比值減小
D. 突然將綠光改變為紅光會暫時引起葉綠體基質中ATP/ADP比值減小
【答案】A
【解析】突然中斷CO2供應使C3減少，因此三碳化合物還原利用的ATP減少，導致ATP積累增多，而ADP含量減少，因此會暫時引起葉綠體基質中ATP/ADP比值增加，A正確；突然中斷CO2供應，使暗反應中二氧化碳固定減少，而三碳化合物還原仍在進行，因此導致C3減少，C5增多，因此會暫時引起葉綠體基質中C5/C3比值增加，B錯誤；由于色素主要吸收紅光和藍紫光，對綠光吸收最少，突然將紅光改變為綠光，會導致光反應產生的ATP和NADPH減少，這將抑制暗反應中三碳化合物的還原，導致C5減少，C3增多，因此會暫時引起葉綠體基質中C3/C5比值增加，C錯誤；突然將綠光改變為紅光會導致光反應吸收的光能增加，光反應產生的ATP和NADPH增加，而ADP相對含量減少，因此暫時引起葉綠體基質中ATP/ADP比值增加，D錯誤。
10.科學家研究CO2濃度、光照強度和溫度對同一植物光合作用強度的影響，得到的實驗結果如圖所示。請據圖判斷下列敘述不正確的是(　　)
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A．光照強度為a時，造成曲線Ⅱ和Ⅲ光合作用強度差異的原因是CO2濃度不同
B．光照強度為b時，造成曲線Ⅰ和Ⅱ光合作用強度差異的原因是溫度不同
C．光照強度為a～b時，曲線Ⅰ、Ⅱ光合作用強度隨光照強度升高而升高
D．光照強度為b～c時，曲線Ⅱ、Ⅲ光合作用強度隨光照強度升高而升高
【答案】D　
【解析】曲線Ⅱ和Ⅲ的CO2濃度不同，因此光照強度為a時，造成曲線Ⅱ和Ⅲ光合作用強度差異的原因是CO2濃度不同，A正確；曲線Ⅰ和Ⅱ的溫度不同，因此光照強度為b時，造成曲線Ⅰ和Ⅱ光合作用強度差異的原因是溫度不同，B正確；由曲線圖可知，光照強度為a～b時，曲線Ⅰ、Ⅱ光合作用強度隨光照強度升高而升高，C正確；光照強度為b～c，曲線Ⅱ光合作用強度隨光照強度升高而緩慢升高，但曲線Ⅲ光合作用強度隨著光照強度的升高不再變化，D錯誤。【出處：21教育名師】
11.圓粒豌豆為半耐寒性作物，喜陽光充足、溫和濕潤的氣候，也較耐半陰。圓粒碗豆的耐寒力強于皺粒碗豆。已知圓粒豌豆苗期適宜溫度為15~20℃，成熟階段適宜溫度為18~20℃，高溫干旱時莢果產量和品質下降。請回答下列問題：
（1）圓粒疏豆在陽光充足的條件下，光合速率______（填“大于”“小于”或“等于”）呼吸速率。
（2）暗反應產物中所需能量不直接來自光能，所產生的能量也不能直接用于各項生命活動。上述能量轉換過程中的媒介是__________________，其能充當能量轉換媒介的原因在于分子結構特點，該特點是_______________________________________；細胞呼吸將_____________________中的能量逐步釋放出來。
（3）已知淀粉分支酶是合成支鏈淀粉的關鍵酶，分析可知圓粒碗豆成熟階段淀粉分支酶數量和活性較同時期的皺粒碗豆內______（填“升高”“降低”或“不變”）。
（4）請解釋高溫干旱時莢果產量下降的原因：_______________________________________________。
【答案】（1） 大于 （2） ATP ATP分子中遠離腺苷的高能磷酸鍵很容易斷裂和形成 葡萄糖（等有機物） （3）升高 （4）高溫干旱時，光合作用酶活性降低，導致光合速率降低；高溫干旱時，氣孔導度下降，CO2吸收減少，導致光合速率降低（合理即可）
【解析】（1）在陽光充足條件下，圓粒豌豆需要積累有機物，一般光合速率大于呼吸速率。
（2）暗反應產物中所需能量不直接來自太陽光能，所產生的能量也不能直接用于各項生命活動，上述能量轉換過程中的媒介是ATP，其能充當能量轉換媒介的原因在于分子結構特點，ATP分子中遠離A的高能磷酸鍵很容易斷裂與形成；細胞呼吸將葡萄糖等有機物（或葡萄糖）中的能量釋放出來后可被各項生命活動利用。
（3）圓粒豌豆較同時期的皺粒豌豆活性更強，體內積累了更多的有機物，更飽滿，所以圓粒豌豆成熟階段淀粉分支酶數量和活性較同時期的皺粒豌豆內升高。
（4）高溫干旱時，光合作用酶活性降低，光合作用強度下降；根吸水減少，為了防止水分因蒸騰作用散失過多，部分氣孔關閉，CO2吸收減少，光合作用強度下降；細胞嚴重失水，光合作用結構（葉綠體）被破壞，光合作用強度下降，產量下降等，所以高溫干旱時莢果產量下降。
12.為探究未來大氣CO2濃度升高等因素對水稻光合作用的影響，科研人員進行實驗，結果如下表。
氣孔導度（mol/m2·s） 葉綠素色度比值（SPAD） 凈光合速率（mmol/m2·s）
硝態氮（NO3-） A品種 大氣CO2 0．34 44．9 17．1
高CO2 0．24 45．2 20．4
B品種 大氣CO2 0．26 40．1 14．1
高CO2 0．19 40．3 17．4
銨態氮（NH4+） A品種 大氣CO2 0．53 45．1 34．1
高CO2 0．48 45．6 44．2
B品種 大氣CO2 0．39 40．4 25．1
高CO2 0．25 40．9 25．5
（注：SPAD值表示葉綠素含量多少，SPAD值越高葉綠素含量越多）
回答下列問題：
（1）光合作用過程中需要葉綠素、______等含氮物質參與，水稻細胞中葉綠素分布在______。
（2）該實驗的自變量是__________________________________________________________。
（3）從增強CO2吸收的角度考慮，應選擇種植______品種水稻。供給銨態氮（NH4+）的水稻凈光合速率較高，據表分析原因_______________________________________________________________。
【答案】（1）光合作用有關的酶、磷脂、NADPH、NADP、ATP、ADP 類囊體薄膜
（2）CO2濃度、不同氮素供給和不同水稻品種
（3）A 相同CO2濃度、相同水稻品種，銨態氮（NH4-）較硝態氮（NO3）處理葉綠素含量接近，但氣孔導度明顯提高，有利于CO2的吸收，提高暗反應速率，從而提高光合速率
【解析】（1）光合作用過程中需要葉綠素、光合作用有關的酶、磷脂、NADPH、NADP、ATP、ADP等含氮物質參與，參與光反應的葉綠素分布在類囊體薄膜上。
（2）分析實驗表格可知，該實驗的自變量是CO2濃度、不同氮素供給和不同水稻品種，因變量為氣孔導度、葉綠素色度比值、凈光合速率。www-2-1-cnjy-com
（3）分析表格數據可知，相同CO2濃度、相同氮素條件下，A品種水稻的氣孔導度和凈光合速率比B品種高，故從增強CO2吸收的角度考慮，應選擇種植A品種水稻。在相同CO2濃度、相同水稻品種條件下，銨態氮（NH4+）與硝態氮（NO3-）處理相比，葉綠素含量接近，但氣孔導度明顯提高，有利于CO2的吸收，提高暗反應速率，從而提高光合速率。
題組C 培優拔尖練
13.（2021江蘇卷）如圖為某一植物在不同實驗條件下測得的凈光合速率，下列假設條件中能使圖中結果成立的是（ ）21*cnjy*com
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A．橫坐標是CO2濃度，甲表示較高溫度，乙表示較低溫度
B．橫坐標是溫度，甲表示較高CO2濃度，乙表示較低CO2濃度
C．橫坐標是光波長，甲表示較高溫度，乙表示較低溫度
D．橫坐標是光照強度，甲表示較高CO2濃度，乙表示較低CO2濃度
【答案】D
【解析】若橫坐標是CO2濃度，較高溫度下，呼吸速率高，較低溫度下，呼吸速率低，所以甲乙與縱坐標的交點不一樣，A錯誤；若橫坐標是溫度，則隨著溫度的升高光合速率與呼吸速率都會表現為先升高后降低的趨勢，B錯誤；若橫坐標是光波長，則凈光合曲線的變化趨勢為先升高后降低，與圖中甲乙曲線變化不符，C錯誤；若橫坐標是光照強度，較高濃度的二氧化碳有利于光合作用的進行，因此甲表示較高CO2濃度，乙表示較低CO2濃度，D正確。【版權所有：21教育】
14.（2020浙江7月選考卷）將某植物葉片分離得到的葉綠體，分別置于含不同蔗糖濃度的反應介質溶液中，測量其光合速率，結果如圖所示。圖中光合速率用單位時間內單位葉綠素含量消耗的二氧化碳量表示。下列敘述正確的是（ ）
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A．測得的該植物葉片的光合速率小于該葉片分離得到的葉綠體的光合速率
B．若分離的葉綠體中存在一定比例的破碎葉綠體，測得的光合速率與無破碎葉綠體的相比，光合速率偏大
C．若該植物較長時間處于遮陰環境，葉片內蔗糖濃度與光合速率的關系與圖中B-C段對應的關系相似
D．若該植物處于開花期，人為摘除花朵，葉片內蔗糖濃度與光合速率的關系與圖中A-B段對應的關系相似
【答案】A
【解析】測得植物葉片的光合速率是葉片的總光合速率減去葉片的呼吸速率，而分離得到的葉綠體的光合速率，就是總光合速率，A正確；破碎葉綠體，其葉綠素釋放出來，被破壞， 導致消耗二氧化碳減少，測得的光合速率與無破碎葉綠體的相比，光合速率偏小，B錯誤；若該植物較長時間處于遮陰環境，光照不足，光反應減弱，影響碳反應速率，蔗糖合成一直較少， C錯誤；若該植物處于開花期，人為摘除花朵，葉片光合作用產生的蔗糖不能運到花瓣，在葉片積累，光合速率下降，葉片內蔗糖濃度與光合速率的關系與圖中B-C段對應的關系相似，D錯誤。【來源：21·世紀·教育·網】
15.（2022浙江卷）各取未轉基因的水稻（W）和轉Z基因的水稻（T）數株，分組后分別噴施蒸餾水、寡霉素和NaHS03，24h后進行干旱脅迫處理（脅迫指對植物生長和發育不利的環境因素），測得未脅迫和脅迫8h時的光合速率如圖所示。已知寡霉素抑制光合作用和細胞呼吸中ATP合成酶的活性。下列敘述正確的是（ ）
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A．寡霉素在細胞呼吸過程中抑制線粒體外膜上［H］的傳遞
B．寡霉素在光合作用過程中的作用部位是葉綠體中的基質
C．轉Z基因提高光合作用的效率，且增加寡霉素對光合速率的抑制作用
D．噴施NaHSO3促進光合作用．且減緩干旱脅迫引起的光合速率的下降
【答案】D
【解析】已知寡霉素抑制光合作用和細胞呼吸中ATP合成酶的活性。寡霉素在細胞呼吸過程中抑制線粒體內膜上［H］的傳遞，A錯誤；ATP產生于光合作用中的光反應，寡霉素在光合作用過程中的作用部位是葉綠體中的類囊體薄膜，B錯誤；對比分析（W＋H2O）與（T＋H2O）的實驗結果可知，轉Z基因提高光合作用的效率，對比分析（W＋寡霉素）與（T＋寡霉素）的實驗結果可知，轉Z基因可以減緩增加寡霉素對光合速率的抑制作用，C錯誤；對比分析（W＋H2O）、（W＋寡霉素）與（W＋NaHSO3）的實驗結果可知，噴施NaHSO3能夠促進光合作用，且減緩干旱脅迫引起的光合速率的下降，D正確。
16.（2022課標Ⅰ卷）農業生產中的一些栽培措施可以影響作物的生理活動，促進作物的生長發育，達到增加產量等目的。回答下列問題：
（1）中耕是指作物生長期中，在植株之間去除雜草并進行松土的一項栽培措施，該栽培措施對作物的作用有_____________________（答出2點即可）。
（2）農田施肥的同時，往往需要適當澆水，此時澆水的原因是_____________________（答出1點即可）。
（3）農業生產常采用間作（同一生長期內，在同一塊農田上間隔種植兩種作物）的方法提高農田的光能利用率。現有4種作物，在正常條件下生長能達到的株高和光飽和點（光合速率達到最大時所需的光照強度）見下表。從提高光能利用率的角度考慮，最適合進行間作的兩種作物是___________________，選擇這兩種作物的理由是___________________。
作物 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光飽和點/μmol·m-2·s-1 1 200 1 180 560 623
【答案】 (1). 減少雜草對水分、礦質元素和光的競爭；增加土壤氧氣含量，促進根系的呼吸作用 (2). 肥料中的礦質元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收 (3). A和C (4). 作物A光飽和點高且長得高，可以利用上層光照進行光合作用；作物C光飽和點低且長得矮，與作物A間作后，能利用下層的弱光進行光合作用
【解析】（1）中耕松土過程中去除了雜草，減少了雜草和農作物之間的競爭；疏松土壤可以增加土壤的含氧量，有利于根細胞的有氧呼吸，促進礦質元素的吸收，從而達到增產的目的。
（2）農田施肥時，肥料中的礦質元素只有溶解在水中，以離子形式存在，才能被作物根系吸收。
（3）分析表中數據可知，作物A、D的株高較高，B、C的株高較低，作物A、B的光飽和點較高，適宜在較強光照下生長，C、D的光飽和點較低，適宜在弱光下生長，綜合上述特點，應選取作物A和C進行間作，作物A可利用上層光照進行光合作用，作物C能利用下層的弱光進行光合作用，從而提高光能利用率。
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21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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