第4节 能量之源——光与光合作用
1．(2011年云南昆明模拟)历经一个半世纪，经过许多科学家的实验，才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物，在下面几个著名实验中，相关叙述正确的是( )
A．普里斯特利指出了植物更新空气和光在这个过程起关键作用
B．萨克斯的实验中，曝光的一半叶片是对照组，遮光的一半叶片是实验组
C．恩格尔曼的实验中，实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量
D．鲁宾和卡门的实验中，用18O标记CO2，证明了光合作用产生的氧气来自于H2O而不是CO2
解析：选B。普里斯特利指出了植物更新空气，并不知道光在这个过程起关键作用；恩格尔曼的实验能够证明氧气由叶绿体释放出来，并不能定量分析光合作用生成的氧气量；鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记 H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自于H2O而不是CO2，用18O标记CO2属于对照组。
2．在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，正确的是( )
A．用质量分数为15%的盐酸、体积分数为95%的酒精溶液的混合液(1∶1)进行解离，使细胞分散开来
B．可以用93号汽油做层析液
C．研磨时要加入碳酸钙，以防止叶绿体被破坏
D．研磨液用滤纸过滤后，盛放滤液的小试管要及时用棉塞塞紧
解析：选B。光合色素的提取和分离不需要解离。研磨时叶绿体会被破坏，加入碳酸钙是为了保护色素不被破坏。研磨液过滤时要用纱布而不能用滤纸，滤纸容易吸附色素。故A、C、D均不正确。实验中若无层析液可以用93号汽油取代，色素分子随汽油在滤纸上的扩散速率不同也会分离开。
3．叶绿体是植物进行光合作用的场所。下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是( )
A．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内
B．H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中
C．CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上
D．光合作用的产物——淀粉是在基质中合成的
解析：选D。叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜上；色素吸收光能后，在类囊体薄膜上将水分解成[H]和O2；CO2从气孔进入后，与C5结合生成C3的过程称为CO2的固定，此过程发生在叶绿体基质中；C3在[H]和ATP的作用下被还原生成有机物，此过程发生在叶绿体基质中。
4．(2011年惠州调研)用3H标记的H2O追踪光合作用中H的转移，最可能的途径是( )
A．H2O→[H]→(CH2O)
B．H2O→[H]→C5→(CH2O)
C．H2O→[H]→C3→(CH2O)
D．H2O→[H]→C5→C3→(CH2O)
解析：选A。光合作用中的水参与光反应阶段，水在光下分解，产生O2和[H]，[H]在暗反应阶段参与还原三碳化合物生成糖类(CH2O)的过程。
5．如图所示为研究光照强度和CO2浓度对某植物光合作用速率的影响。下列有关叙述中不正确的是( )
A．曲线a～b点，叶绿体中C3浓度降低
B．曲线b～d点，叶绿体中C5浓度升高
C．曲线b～c点，叶绿体中C5浓度几乎不变
D．d点时，限制光合作用速率的环境因素主要有光照强度、二氧化碳浓度和温度等
答案：D
6．在光合作用和有氧呼吸过程中，既有[H]又有ATP产生的是( )
①光合作用的光反应阶段 ②光合作用的暗反应阶段 ③有氧呼吸第一阶段 ④有氧呼吸第二阶段 ⑤有氧呼吸第三阶段
A．①②③ B．①③④
C．②③⑤ D．②④⑤
解析：选B。光合作用的光反应阶段产生[H]和ATP，暗反应阶段消耗[H]和ATP；有氧呼吸的第一、二阶段产生[H]和ATP，第三阶段利用前两个阶段产生的[H]与O2结合生成水，释放大量能量。
7．某绿色植物的叶肉细胞中存在两种主要的代谢过程，如图所示。对此解释错误的是( )
A．a表示光合作用，只在叶绿体中发生
B．b表示有氧呼吸，只在线粒体中发生
C．a过程产生氧气和水
D．b过程会消耗氧气和水
解析：选B。图中的a、b两过程分别是光合作用和呼吸作用。光合作用是在叶绿体中进行的，其产物还有氧气和水，故A、C两项正确；呼吸作用包括有氧呼吸和无氧呼吸两种方式，有氧呼吸的第一阶段是在细胞质基质中进行的，第二和第三阶段是在线粒体中进行的，无氧呼吸都是在细胞质基质中进行的，故B错误。
8．如图表示某植物细胞内的代谢过程，下列叙述不正确的是( )
A．X、Y物质分别代表三碳化合物和丙酮酸
B．①、④过程都产生[H]
C．①过程发生在线粒体基质中，②过程发生在叶绿体基质中
D．①②③④四个过程既不消耗氧气也不产生氧气
解析：选C。由图可知：①过程是细胞呼吸的第一个阶段，该阶段发生在细胞质基质中，④过程是细胞呼吸的第二个阶段，②过程是光合作用的暗反应中的还原阶段，③过程是暗反应中的CO2的固定阶段，因此Y物质是丙酮酸，X物质是三碳化合物。
9．(2011年广东佛山质检) 通过实测一片叶子在不同光照条件下CO2吸收和释放的情况得到如图1所示曲线。图1中所示细胞发生的情况与曲线中AB段(不包括A、B两点)相符的一项是图2中的( )
解析：选A。AB段表现为释放CO2，因此呼吸速率大于光合速率，呼吸作用产生的CO2一部分扩散入叶绿体用于光合作用，另一部分扩散到细胞外。
10．(2011年江西上饶模拟)硝化细菌之所以被归为化能自养型生物，根据是( )
A．它能将氨氧化合成亚硝酸和硝酸
B．它能把亚硝酸和硝酸作为自身的组成物质，并贮存能量
C．它能以二氧化碳为碳源，合成自身的有机物
D．它能把氨氧化所释放的化学能合成ATP，直接用于生命活动
解析：选C。能利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量，以环境中的二氧化碳为碳的来源，合成有机物并储存能量的合成作用叫做化能合成作用。硝化细菌之所以称之为化能自养型生物，是因为它能把NH3氧化成HNO2和HNO3，并利用此过程中释放出来的化学能，把CO2和H2O合成有机物。
11．(2011年北京海淀区期末测试)种植农作物，必须考虑通风的问题。原因是( )
A．需要增加作物叶片吸收光能的面积
B．必须降低作物周围环境的温度才能增加有机物的积累
C．需要增加植株周围的二氧化碳浓度
D．必须降低作物周围空气中氧气的浓度以减少细胞的有氧呼吸
解析：选C。本题考查影响光合作用的因素。通风有利于二氧化碳的扩散补充，从而使光合作用增强。
12．为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给予一定的条件，这些条件是( )
A．光照、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液
B．光照、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液
C．黑暗、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液
D．黑暗、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液
解析：选B。水绵的叶绿体通过光合作用释放氧气，光合作用需要光照，需要原料二氧化碳，NaHCO3稀溶液可提供CO2；装片中不能有空气，否则好氧细菌均匀分布，无法根据好氧细菌的聚集情况确定叶绿体是否放氧。
13．(2011年长春毕业班第一次调研)下面是某植物叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的物质变化示意图，其中Ⅰ～Ⅴ为生理过程，a～h为物质名称，请回答：
(1)图中物质b和g分别是____________和________。
(2)物质a分布在叶绿体的________，提取该物质时加入CaCO3的目的是__________________________。
(3)过程Ⅳ、Ⅴ发生的场所依次是__________________和______________________。
(4)上述Ⅰ～Ⅴ过程中，能够产生ATP的过程是________，ATP的结构简式是____________，必须有氧气参与进行的是________。
(5)较强光照下，Ⅰ过程中d的移动方向是________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)假如白天突然中断CO2的供应，则在短时间内f量的变化是________(增加、减少)；假如该植物从光照条件下移到黑暗处，h量的变化是________(增加、减少)
答案：(1)氧气 二氧化碳 (2)类囊体的薄膜上 防止色素被破坏 (3)线粒体基质 线粒体内膜 (4)Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ A—P～P～P V (5)从叶绿体基质向类囊体薄膜方向移动 (6)增加 增加
14．(2011年东北第一次联考)黑藻在我国是一种比较常见的水生植物。因其取材方便，常作为生物学实验的材料。下图丙表示植物细胞与外界环境间、叶绿体与线粒体间的气体交换，图丁表示光照强度与光合作用速率的关系。请据图回答：
甲 乙 丙 丁
(1)图丙中光反应发生[ ]________中，在光反应中的能量变化是________________________________________________________________________。
(2)如图甲所示，如果适当缩短光源与实验装置的距离，则单位时间内黑藻放出的气泡数量________(填“增加”、“减少”或“不变”)。
(3)若该植物叶肉细胞处于丙图状态时，对应丁图曲线中________点，如果A点时CO2释放量为a μmol/m2·s，C点时的CO2吸收量为b μmol/m2·s，则在C点时O2的产生量为________ μmol/m2·s。
(4)限制AC段光合速率的主要因素是________，C点以后影响光合速率的主要因素是________________________________________________________________________。
(5)若将上述植物置于低温环境下，丁图曲线中发生变化的点是__________________。
答案：(1)a 类囊体 光能→[H]、ATP中活跃的化学能 (2)增加 (3)C a＋b (4)光照强度 CO2浓度 (5)A、B、C
15．(2010年高考安徽卷)为探究影响光合作用强度的因素，将同一品种玉米苗置于25 ℃条件下培养，实验结果如下图所示。请回答：
(1)与D点相比，B点条件下限制玉米CO2吸收量的因素是________，C点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是______________。
(2)实验结果表明，在________________的条件下施肥效果明显。除本实验所涉及的因素外，从增加光合面积的角度考虑，采取________措施能提高玉米的光能利用率。
答案：(1)光照强度(或光强) 土壤含水量
(2)土壤含水量40%～60% 合理密植
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