2025版高考生物一轮总复习必修1第3单元细胞的能量供应和利用第4讲影响光合作用的环境因素及其应用提能训练

第3单元细胞的能量供应和利用第4讲影响光合作用的环境因素及其应用A组一、单选题1．(2024·贵州安顺高三期末)将某植物置于密闭玻璃容器内，并将装置放置于自然条件下，测定夏季一昼夜内CO2的吸收量和释放量，结果如下图所示。下列分析错误的是(C)A．AB段与DE段CO2吸收量下降的原因不同B．BC段细胞内产生CO2的场所可能只有线粒体基质C．18：00时该植物叶肉细胞内光合作用速率等于呼吸作用速率D．CD段影响该植物叶肉细胞光合作用的主要因素是光照强度解析：AB段光照强度不断减弱，光合作用速率下降，CO2吸收量下降，DE段由于温度太高，植物细胞气孔关闭，导致CO2吸收量下降，A正确；BC段细胞只进行呼吸作用，细胞内产生CO2的场所可能只有线粒体基质，B正确；18：00时，该植物既不吸收CO2也不释放CO2，此时植物体的光合作用速率等于呼吸作用速率，但该植物叶肉细胞内光合作用速率大于呼吸作用速率，C错误；CD段随光照强度增加，植物光合作用速率也在不断增加，故CD段影响该植物叶肉细胞光合作用的主要因素是光照强度，D正确。故选C。2．在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是(C)A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大解析：CO2吸收速率代表净光合速率，低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升，需要从外界吸收的CO2减少，A正确；在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高主要原因是光合酶的活性增强，B正确；CP点代表呼吸速率等于光合速率，植物可以进行光合作用，C错误；图中M点处CO2吸收速率最大，即净光合速率最大，也就是光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。故选C。3．(2023·山东淄博统考三模)研究发现，光照条件下，当外界CO2浓度突然降至极低水平时，某植物叶肉细胞中的五碳化合物含量突然上升，三碳化合物含量下降。若在降低CO2浓度的同时停止光照，则不出现上述情况。下列说法正确的是(C)A．叶肉细胞中的五碳化合物是三碳化合物固定CO2后的产物B．在五碳化合物上升的同时，叶肉细胞中的NADP＋/NADPH上升C．光反应产生的NADPH和ATP能促进五碳化合物的形成D．五碳化合物和三碳化合物间的转化需要光能的直接驱动解析：暗反应过程中二氧化碳的固定是二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，即三碳化合物是五碳化合物固定二氧化碳后的产物，A错误；二氧化碳浓度降低时，二氧化碳的固定减弱，五碳化合物消耗减少，C5增加，C3的生成减少，C3的还原减慢，NADPH消耗减少，NADPH积累增多，则叶肉细胞中的NADP＋/NADPH下降，B错误；光反应产生的NADPH和ATP参与C3的还原，促进五碳化合物的形成，C正确；五碳化合物和三碳化合物间的转化需要光反应的产物NADPH和ATP的参与，不是光能的直接驱动，D错误。故选C。4．(2023·河南高三统考期末)烟草是一种重要的经济作物。研究人员采用水培方法，研究了不同浓度外源生长素(IAA)对烟草幼苗净光合速率(Pn)、叶绿素含量的影响，结果如表所示。下列相关叙述错误的是(C)组别处理Pn(μmol·m－2·s－1)叶绿素含量(mg·g－1)对照组不添加IAA8.290.751实验1添加5nmol/L的IAA10.440.885实验2添加10nmol/L的IAA15.661．069实验3添加20nmol/L的IAA14.680.978A．本实验需在CO2浓度、光照强度、温度和湿度均相同且适宜的条件下进行B．若突然降低CO2浓度，则短时间内烟草幼苗叶肉细胞中C5/C3的比值会上升C．由实验结果可确定10nmol/L的IAA是促进烟草幼苗净光合速率增大的最适浓度D．实验中不同浓度的IAA可能通过促进叶绿素的合成来提高烟草幼苗的净光合速率解析：本实验探究的是不同浓度的IAA对烟草幼苗净光合速率的影响，其他无关变量应保持相同且适宜，A正确；若突然降低CO2浓度，短时间内CO2的固定量减少，C3生成减少而还原正常进行，C5的消耗减少生成正常进行，导致烟草幼苗叶肉细胞中C5/C3的比值上升，B正确；由实验结果可知，IAA促进烟草幼苗净光合速率增大的最适浓度在10nmol/L左右，C错误；由实验结果可知，添加不同浓度的IAA均使烟草幼苗的叶绿素含量增加，说明IAA可通过促进叶绿素的合成来提高烟草幼苗的净光合速率，D正确。故选C。二、综合题5．(2024·辽宁辽阳高三期末)研究者用CO2传感器跟踪检测了某天0～24h，大棚内番茄植株CO2吸收速率、大棚内CO2含量的变化，结果分别如图曲线2、曲线1所示。回答下列问题：(1)O～a时段，曲线2在上升，表明单位时间内番茄植株的CO2释放(或产生)量在减少，导致这一变化的主要环境因素是温度。(2)c点时，番茄植株叶肉细胞中能产生NADPH的细胞器是叶绿体；综合考虑大棚内的所有生物，e点时，番茄植株的光合速率与细胞呼吸速率的大小关系是光合作用速率大于细胞呼吸速率。(3)d～e时段，曲线2在下降，曲线1也在下降，原因分别是气孔部分关闭，CO2供应不足，导致光合作用速率下降；CO2的吸收速率虽然在下降，但吸收速率仍大于零，导致大棚内CO2含量下降。(4)根据检测前后M点到N点的结果可知，这一天中大棚内番茄植株的有机物总量有所增加，理由是N点低于M点，大棚中的CO2含量减少，减少的CO2被番茄植株细胞用来合成有机物。解析：(1)曲线2为大棚内番茄植株CO2吸收速率，可代表净光合速率，O～a时段(只进行呼吸作用)内温度较低，与呼吸作用有关的酶的活性降低，导致单位时间内番茄植株细胞呼吸释放(或产生)的CO2量在减少。(2)c点时，番茄植株CO2吸收速率为零，即净光合速率(＝总光合速率－呼吸速率)为零，此时番茄植株的总光合速率等于其呼吸速率，番茄植株叶肉细胞中能产生NADPH的细胞器是叶绿体；综合考虑大棚内的所有生物，e点时，净光合速率大于零，此时番茄植株的总光合作用速率大于其呼吸作用速率。(3)d～e时段，气温升高，植株蒸腾作用旺盛，使部分气孔关闭，CO2供应不足，导致光合作用速率下降，故曲线2在下降；CO2的吸收速率虽然在下降，但其吸收速率仍大于零(净光合速率仍大于零)，导致大棚内CO2含量下降，故曲线1也在下降。(4)曲线1为大棚内CO2含量的变化，24小时后大棚内的CO2含量比开始时减少，即N点低于M点，大棚中的CO2含量减少，减少的CO2被番茄植株细胞用来合成有机物，说明植株有有机物的积累，有机物总量有所增加。6．植物工厂是一种新兴的农业生产模式，可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示，不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下：CK组(白光)、A组(红光∶蓝光＝1∶2)、B组(红光∶蓝光＝3∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)，每组输出的功率相同。回答下列问题：(1)光为生菜的光合作用提供能量，又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，根细胞会因渗透作用失水造成生菜萎蔫。(2)由图乙可知，A、B、C组的干重都比CK组高，原因是光合色素主要吸收红光和蓝紫光。由图甲、图乙可知，选用红、蓝光配比为红光∶蓝光＝3∶2，最有利于生菜产量的提高，原因是叶绿素和氮的含量最高，光合作用最强。(3)进一步探究在不同温度条件下，增施CO2对生菜光合速率的影响，结果如图丙所示。由图可知，在25℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳，判断依据是光合速率最大且增加值最高。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以升高温度，使光合速率进一步提高，从农业生态工程角度分析，优点还有减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生。解析：(1)植物进行光合作用需要在光照下进行，光为生菜的光合作用提供能量，又能作为信号调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，造成外界溶液浓度高于细胞液浓度，根细胞会因渗透作用失水使植物细胞发生质壁分离，造成生菜萎蔫。(2)分析图乙可知，与CK组相比，A、B、C组的干重都较高。结合题意可知，CK组使用的是白光照射，而A、B、C组使用的是红光和蓝光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，故A、B、C组吸收的光更充分，光合作用速率更高，积累的有机物含量更高，植物干重更高。由图乙可知，当光质配比为B组(红光∶蓝光＝3∶2)时，植物的干重最高；结合图甲可知，B组植物叶绿素和氮含量都比A组(红光∶蓝光＝1∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)高，有利于植物充分吸收光能用于光合作用，即B组植物的光合作用速率大于A组(红光∶蓝光＝1∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)两组，有机物积累量最高，植物干重最大，最有利于生菜产量的增加。(3)由图可知，在25℃时，提高CO2浓度时光合速率增幅最高，因此，在25℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以升高温度，使光合作用有关的酶活性更高，使光合速率进一步提高。从农业生态工程角度分析，优点还有减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生等。B组一、单选题1．(2024·重庆沙坪坝联考期中)光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如下图。据图分析不能得出(D)A．低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高B．在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高C．CO2浓度为200μL·L－1时，温度对光合速率影响小D．10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高解析：分析题图可知，当CO2浓度一定时，光合速率会随着温度的升高而增大，达到最适温度时，光合速率达到最高值，后随着温度的继续升高而减小，A正确；分析题图可知，当CO2浓度为200μL·L－1时，最适温度为25℃左右；当CO2浓度为370μL·L－1时，最适温度为30℃；当CO2浓度为1000μL·L－1时，最适温度接近40℃，可以表明在一定范围内，CO2浓度的升高会使光合作用最适温度升高，B正确；分析题图可知，当CO2浓度为200μL·L－1时，光合速率随温度的升高而改变程度不大，光合速率在温度的升高下，持续在数值为10处波动，而CO2浓度为其他数值时，光合速率随着温度的升高变化程度较大，曲线有较大的变化趋势，所以表明CO2浓度为200μL·L－1时，温度对光合速率影响小，C正确；分析题图可知，10℃条件下，CO2浓度为200μL·L－1至370μL·L－1时，光合速率有显著提高，而370μL·L－1至1000μL·L－1时，光合速率无明显的提高趋势，而且370μL·L－1时与1000μL·L－1时，两者光合速率数值接近同一数值，所以不能表明10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高，D错误。故选D。2．(2024·山东青岛莱西高三期末)阳生植物受到周围环境遮荫时，表现出茎伸长速度加快、株高和节间距增加、叶柄伸长等特征，这种现象称为避荫反应(如图1)。红光(R)和远红光(FR，不被植物吸收)比值的变化是引起植物产生避荫反应的重要信号，自然光被植物滤过后，R/FR的比值下降。研究人员模拟遮荫条件，对番茄植株的避荫反应进行了研究，结果如图2，下列说法正确的是(C)A．与正常光照相比，遮荫条件下叶绿体中C5的量增加B．发生避荫反应后，R/FR比值下降的原因是叶绿素含量减少C．避荫反应现象与顶端优势相似，有利于植株获得更多光能D．遮荫处理的番茄，用于茎和番茄果实生长的有机物减少解析：与正常光照相比，遮荫条件下，叶绿素含量降低，光反应速率降低，ATP和[H]减少，C5的合成减少，但C5的消耗不变，因此叶绿体中C5的量减少，A错误；因为植物叶片会选择性吸收红光和蓝紫光，不吸收远红光，因此自然光被植物滤过后，遮荫下的叶片R/FR比值下降，B错误；避荫反应现象与顶端优势都是植株直立生长明显，这有利于植株获得更多光能，C正确；遮荫处理的番茄，用于茎生长的有机物增多，D错误。故选C。3．(2024·重庆市万州第二高级中学校联考模拟预测)羊草属禾本科植物，据叶色可分为灰绿型和黄绿型两种。在夏季晴朗日子的不同时间对两种羊草的净光合速率进行测定，结果如图。据图分析错误的是(B)A．这段时间内两种羊草的叶肉细胞光合速率大于呼吸速率B．这段时间内两种羊草的有机物积累量在16时最大C．10～12时两种羊草净光合速率下降的原因可能是气孔关闭影响暗反应过程D．灰绿型羊草净光合速率高于黄绿型可能与叶中叶绿素含量不同有关解析：这段时间内两种羊草的净光合速率大于0，则叶肉细胞光合速率大于呼吸速率，A正确；8～18时两种羊草的净光合速率都大于0，因此两种羊草始终处于有机物的积累状态，则有机物积累量在18时最大，B错误；10～12时两种羊草净光合速率下降可能是正午温度过高，蒸腾作用过强，导致植物的气孔关闭，影响了CO2的吸收，进而影响了暗反应过程，C正确；叶绿素可吸收并转化光能，因此叶绿素的含量会影响植物的光合速率，灰绿型羊草净光合速率高于黄绿型可能与叶中叶绿素含量不同有关，D正确。故选B。4．(2024·江西省五市九校协作体高三联考)光合作用和细胞呼吸的原理在生产、生活中具有广泛的应用。下列相关叙述不正确的是(C)A．利用淀粉、醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌以及发酵罐，在控制通气的情况下，可以生产食醋或味精B．提倡慢跑，可防止因肌细胞无氧呼吸积累乳酸而导致的肌肉酸胀乏力C．农业生产上的间作、套种、合理密植均是通过提高光合作用强度来提高农作物产量D．温室栽培时可通过适当增大昼夜温差来提高有机物的积累量解析：醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌为好氧菌，利用淀粉、醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌以及发酵罐，在控制通气的情况下，可以生产食醋或味精，A正确；提倡慢跑等有氧运动，可防止因剧烈运动导致氧的不足，使肌细胞因无氧呼吸产生乳酸，引起肌肉酸胀乏力，B正确；农业生产上的间作、套种、合理密植均是通过提高光能利用率来提高农作物产量的，C错误；酶的活性受温度影响，温室栽培时夜间适当降温，增大昼夜温差，可降低呼吸作用对有机物的消耗，从而提高农作物产量，D正确。故选C。二、综合题5．(2023·山东省实验中学统考二模)植物细胞能将胞内的ATP通过膜泡运输释放到胞外，形成胞外ATP(eATP)。eATP可通过受体介导的方式，调节植物细胞的生长发育、抗病反应等生理活动。为探究eATP对光合速率的影响，科研小组用去离子水配制了适宜浓度的eATP溶液，并用其处理菜豆叶片。一段时间后，测定叶片净光合速率(μmol·m－2·s－1)和胞间CO2浓度(μmol·mol－1)等变化，结果如图所示。回答下列问题：(1)该实验对照组的处理方式为用等量的去离子水处理菜豆的叶片。(2)测定净光合速率是以单位时间、单位叶面积CO2的吸收量为指标，测定的数据不需要(填“需要”或“不需要”)加上遮光处理的数据。(3)分析以上信息可知，植物细胞释放ATP的方式是胞吐。AMP－PCP作为一种eATP抑制剂，能有效抑制eATP对细胞的调节作用，但却不改变细胞外的eATP浓度，推测其可能的作用是AMP－PCP阻止eATP与受体结合，使eATP不能发挥信息调节作用。(4)活性氧(ROS)能促进植物叶肉细胞气孔的开放，NADPH氧化酶是ROS产生的关键酶。科研人员用eATP处理NADPH氧化酶基因缺失突变体，发现净光合速率与对照组基本一致。试推测eATP调节植物光合速率的机制：eATP通过调节NADPH氧化酶基因的表达，促进活性氧(ROS)的合成来促进气孔的开放，从而提高光合速率。解析：(1)实验组用去离子水配制了适宜浓度的eATP溶液，并用其处理菜豆叶片；故对照组可以用等量的去离子水处理菜豆的叶片。(2)测定净光合速率是以单位时间、单位叶面积CO2的吸收量为指标，测定的数据不需要加上遮光处理的数据。(3)题中信息显示，植物细胞能将胞内的ATP通过膜泡运输释放到胞外，显然植物细胞是通过胞吐方式释放ATP的。eATP调节作用的发挥需要与相应的受体发生特异性结合，但却不改变细胞外的eATP浓度，而AMP－PCP作为一种eATP抑制剂，能有效抑制eATP对细胞的调节作用，却不改变细胞外的eATP浓度，说明该抑制剂发挥作用是通过减少eATP的受体，或减弱eATP的受体的活性实现的，也可能是与eATP竞争受体结合，进而抑制了eATP与受体的结合，使eATP不能发挥信息调节作用。(4)题(2)实验表明eATP可通过调节气孔导度来调节植物光合速率，而活性氧(ROS)也能促进植物叶肉细胞气孔的开放，活性氧(ROS)的合成需要NADPH氧化酶的催化，当NADPH氧化酶缺失，则活性氧(ROS)无法合成，植物叶肉细胞气孔的开放无法增加，科研人员用eATP处理NADPH氧化酶基因缺失突变体，发现净光合速率与对照组基本一致。综合分析可知：eATP通过调节NADPH氧化酶基因的表达，促进活性氧(ROS)的合成，进而促进植物叶肉细胞气孔的开放，提升了叶肉细胞的气孔导度，进而实现了对光合速率的提高。6．(2024·天津河东区高三期末)玉米叶肉细胞中有一种酶，可通过一系列反应将CO2“泵”入维管束鞘细胞，使维管束鞘细胞积累较高浓度的CO2，从而保证卡尔文循环顺利进行，这种酶被人们形象地称为“CO2泵”。图1表示玉米CO2同化途径，图2表示进行自然种植的大棚和人工一次性施加CO2后的大棚内玉米光合速率变化曲线。请回答下列相关问题：(1)白天时，玉米植株消耗NADPH的具体场所为维管束鞘细胞叶绿体基质，当环境中光照增强、温度过高时，玉