2024-2025学年高一生物必修第一册（人教版）课时跟踪检测（二十二） 光合作用的原理

1/5课时跟踪检测（二十二）光合作用的原理[理解·巩固·落实]1．判断下列叙述的正误(1)光反应阶段发生在叶绿体内膜和类囊体薄膜上。()(2)高等绿色植物白天进行光反应，夜晚进行暗反应。()(3)光反应释放的能量可用于暗反应，暗反应释放的能量也可以用于光反应。()(4)光合作用产生的O2来自CO2和H2O中的O。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×2．在光合作用过程中，光能最初用于()A．CO2的固定B．C3的还原C．水的光解D．将淀粉分解为葡萄糖解析：选C光能被转化成ATP中活跃的化学能，同时分解水产生H＋和O2。3．在光合作用中，不需要酶参与的过程是()A．CO2的固定B．叶绿素吸收光能C．三碳化合物的还原D．ATP的形成解析：选B色素分子吸收光能的过程中不需要酶的催化。4．光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，下列参与暗反应必需的物质是()A．H2O、CO2、ADPB．CO2、NADPH、ATPC．H2O、CO2、ATPD．NADPH、H2O、ADP解析：选B光合作用暗反应过程包括CO2的固定(CO2＋C5eq\o(→,\s\up7(酶))2C3)和C3的还原[2C3eq\o(→,\s\up7(NADPH、ATP),\s\do5(酶))(CH2O)＋C5]，需要NADPH作为还原剂和酶的催化，并消耗能量(ATP)。5．晴天的中午在叶肉细胞中，CO2的产生和固定场所分别是()①类囊体薄膜②叶绿体基质③线粒体内膜④线粒体基质A．③①B．④②C．①②D．④③解析：选B晴天中午叶肉细胞进行有氧呼吸和光合作用，CO2的产生是在有氧呼吸的第二阶段，此过程发生在线粒体基质中；CO2的固定是在光合作用的暗反应阶段，是在叶绿体基质中进行的。6．在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco，下列叙述正确的是()A．Rubisco存在于细胞质基质中B．激活Rubisco需要黑暗条件C．Rubisco催化CO2固定需要ATPD．Rubisco催化C5和CO2结合解析：选DRubisco参与植物光合作用过程中的暗反应，暗反应的场所是叶绿体基质，故Rubisco存在于叶绿体基质中，A错误；暗反应在有光和无光条件下都可以进行，故参与暗反应的酶Rubisco的激活对光无要求，B错误；Rubisco催化CO2固定不需要ATP，C错误；Rubisco催化CO2的固定，即催化C5和CO2结合生成C3的过程，D正确。7.如图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图，关于甲物质和乙物质的相对分子质量的比较，正确的是()A．甲<乙 B．甲＝乙C．甲>乙 D．无法确定解析：选A根据光反应的过程可以看出，氧气中的氧元素来源于水中的氧原子，所以甲物质是16O2，乙物质是18O2，得出图中甲物质和乙物质的相对分子质量之比为16∶18＝8∶9。8．植物学家希尔发现在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光下可以释放出O2，该实验被称为希尔反应。后来科学家将叶绿体破碎离心，分别收集绿色沉淀部分和无色上清液部分，绿色沉淀部分悬浮后照光可以产生O2。下列说法错误的是()A．绿色沉淀部分含量最多的色素是叶绿素aB．希尔反应场所是叶绿体类囊体薄膜C．铁盐等氧化剂是希尔反应的催化剂D．希尔的实验中，将叶绿体离体可排除细胞呼吸对实验的干扰解析：选C绿色沉淀部分(主要是叶绿素a和叶绿素b)含量最多的色素是叶绿素a，A正确；水在光下裂解可以产生氧气，该实验被称为希尔反应，场所是叶绿体类囊体薄膜，B正确；铁盐等氧化剂是氢受体，接受H＋，参与反应，不是催化剂，C错误；希尔实验中将叶绿体离体可排除细胞呼吸产生的CO2对实验的干扰，D正确。9．光合作用过程包括光反应和暗反应，下图表示光反应与暗反应的关系，据图判断下列叙述不正确的是()A．光反应为暗反应提供ATP和NADPHB．停止光照，叶绿体中ATP和NADPH含量下降C．ATP的移动方向是由类囊体薄膜到叶绿体基质D．植物在暗处可大量合成(CH2O)解析：选D植物在暗处，由于没有光照，产生的ATP和NADPH不足，导致暗反应产生的(CH2O)减少，D错误。10．植物光合作用合成的糖类会从叶肉经果柄运输到果实。在夏季晴朗的白天，科研人员用14CO2供给某种绿色植物的叶片进行光合作用，一段时间后测定叶肉、果柄和果实中糖类的放射性强度，结果如表所示。回答下列问题：部位放射性强度(相对值)葡萄糖果糖蔗糖叶肉36428果柄很低很低41果实363626(1)本实验在探究糖类的运行和变化规律时运用了______________法。(2)推测光合作用合成的糖类主要以______的形式从叶肉运输到果实，理由是________________________________________________________________________________________________________。(3)与果柄相比，果实中蔗糖的放射性强度下降的原因是________________________________________________________________________________________________________。(4)在上述实验中，如果在植物进行光合作用一段时间后，突然停止光照，同时使植物所处的温度下降至2℃，短时间内该植物叶肉细胞中14C3的放射性强度基本不变，分析其原因是________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)根据题意和题表分析可知，实验在探究糖类的运行和变化规律时运用了放射性同位素标记法。(2)表中果柄中蔗糖的放射性强度较高，而葡萄糖和果糖的放射性强度很低，说明光合作用合成的糖类是以蔗糖的形式从叶肉运输到果实。(3)与果柄相比，果实中有一部分蔗糖分解成了葡萄糖和果糖，所以放射性强度下降。(4)在植物进行光合作用一段时间后，突然停止光照，同时使植物所处的温度下降至2℃，[H]和ATP的含量降低，低温抑制了酶的活性，14C3的消耗速率与合成速率均减慢，所以14C3的放射性强度基本不变。答案：(1)同位素标记(2)蔗糖果柄中蔗糖的放射性强度较高，而葡萄糖和果糖的放射性强度很低(3)果实中有一部分蔗糖分解成了葡萄糖和果糖(4)停止光照，[H]和ATP的含量降低，低温抑制了酶的活性，14C3的消耗速率与合成速率均减慢，所以14C3的放射性强度基本不变[迁移·应用·发展]11．(2024·武汉期末)植物光合作用过程(A)和人工合成淀粉过程(B)如图所示。下列叙述错误的是()A．植物光合作用和人工合成淀粉过程中所需的酶都是在细胞内合成的B．植物光合作用与人工合成淀粉新途径中，能量转换方式和还原剂作用对象均存在差异C．叶肉细胞内类似于CO2→C1中间体→C3中间体的过程需光反应提供NADPH和ATPD．与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，人工合成淀粉过程积累的淀粉的量大于植物积累的淀粉的量解析：选C酶是活细胞产生的，上述代谢途径中所需的酶来自生物体内，是在细胞内合成的，A正确；光合作用中能量转换过程为：光能→ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能，还原剂作用对象为C3；淀粉合成新途径中能量转换过程为：光能→电能→有机物中稳定的化学能，还原剂作用对象为二氧化碳，二者均存在差异，B正确；人工合成淀粉新途径中由CO2→C1中间体→C3中间体的过程，类似于绿色植物叶肉细胞内二氧化碳的固定，不需要光反应提供NADPH和ATP，C错误；在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，光合作用、人工合成淀粉两种途径合成糖类相等，而人工光合作用系统没有细胞呼吸消耗糖类，因此人工合成淀粉过程中积累的淀粉量更多，D正确。12．下图表示将某植物叶片置于适宜条件下，不同的细胞间隙CO2浓度下叶肉细胞中C5的含量变化。以下推测错误的是()A．a→b，暗反应消耗ATP的速率增加B．a→b，CO2固定速率比C3的还原速率快C．b→c，光合速率等于呼吸速率D．b→c，可能是光反应限制了光合速率解析：选Ca→b，随叶肉细胞间隙CO2浓度的升高，CO2的固定加快，C3生成增多，C3的还原加快，则消耗ATP的速率增加，A正确；a→b，C5含量降低，说明CO2固定速率比C3的还原速率快，B正确；b→c，叶肉细胞间隙CO2的相对浓度较高，C5含量基本维持不变，表示已达到CO2饱和点，此时光合速率应大于呼吸速率，叶片的净光合速率大于零，C错误；b→c，C5的相对含量基本不变，可能是光反应产生的NADPH和ATP的数量限制了光合速率，D正确。13．人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是____________________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为________。(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将________(填“增加”或“减少”)。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是________________________________________________________________________________________________________。(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量________(填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是_______________________________________。(4)干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是_____________________。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。解析：(1)根据题图可知，模块1利用太阳能发电装置将吸收的光能转换为电能，模块2利用电能电解H2O生成H＋和O2，并发生能量转换的过程。该系统中的模块1和模块2执行相当于叶绿体中光反应功能。模块3将大气中的CO2转换为糖类，相当于光合作用的暗反应。暗反应中CO2和C5结合生成C3，C3在光反应提供的NADPH和ATP的作用下被还原，随后经过一系列反应形成糖类和C5，故该系统中模块3中的甲为五碳化合物(C5)，乙为三碳化合物(C3)。(2)若正常运转过程中气泵突然停转，则CO2浓度突然降低，CO2的固定受阻，而三碳化合物(C3)的还原短时间内仍正常进行，因此短时间内会导致三碳化合物(C3)含量减少。暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋，若该系统气泵停转时间较长，则模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP＋不足，从而导致模块2中的能量转换效率也会发生改变。(3)由于植物中糖类的积累量＝光合作用合成糖类的量－细胞呼吸消耗糖类