【高效课堂】高中生物2025-2026学年同步层级训练：5.4 光合作用与能量转化（第3课时）（学生版）-人教版（2019）必修1

5.4光合作用与能量转化第3课时光合作用原理的应用基础知识过关1.光合作用强度的概念：植物在单位时间内通过光合作用制造_________的数量。2.表示方法：单位时间内制造____________的量单位时间内固定______________的量单位时间内产生________________的量3.影响光合作用强度的因素：从光合作用反应式分析，水、二氧化碳和_________都是影响光合作用强度的因素；影响叶绿体形态与结构的因素有_________、病虫害等；影响酶活性的因素有_________等。4.探究环境因素对光合作用强度的影响（1）实验原理：叶片含有空气，叶片上浮。利用__________________排出叶片细胞间隙中的气体，抽出气体后，细胞间隙充满水，叶片下沉；光照后，叶片进行光合作用，释放O2，使细胞间隙又充满气体，叶片上浮。因此可依据__________________的数量，来比较光合作用的强弱。（2）实验中沉水叶片的制备（1）圆形小叶片的制备：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出圆形小叶片。（2）沉水：用注射器抽出叶片内气体，放入黑暗处盛有清水的烧杯中，圆形小叶片全部沉到水底。（3）实验装置分析①自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。②中间盛水的玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内水温产生影响。③因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量或浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强弱。（4）实验步骤：①取生长旺盛的__________________，用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片（避开__________________）。②将圆形小叶片置于注射器内。注射器内__________________，待排出注射器内残留的空气后，用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢地拉动活塞，使圆形小叶片内的气体_________。这一步骤可能需要重复2〜3次。处理过的小叶片因为细胞间隙__________________，所以全部沉到水底。③将处理过的圆形小叶片，放入_________处盛有_________的烧杯中待用。④取3只小烧杯，分别倒入富含_________的清水o⑤向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片，然后分别置于__________________三种光照下。实验中，可用5W的LED灯作为光源，利用__________________来调节光照强度。⑥观察并记录__________________各实验装置中圆形小叶片_________的数量。（5）实验结果分析光照越强，烧杯内圆形小叶片浮起的数量越多，说明一定范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用强度不断增强。（6）注意事项①叶片上浮的原因是______________________________________________________。②打孔时要避开__________________，因为其中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。③为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入__________________溶液中。5.影响光合作用强度的因素及应用（1）内部因素对光合作用速率的影响项目内部因素曲线曲线分析应用同一植物不同生长发育阶段在外界条件相同的情况下，光合速率由弱到强依次是幼苗期、营养生长期、开花期。根据植物在不同生长发育阶段光合速率不同，适时、适量地提供水肥及其他环境条件，使植物茁壮成长。同一叶片的不同生长发育时期随幼叶发育为壮叶，叶面积增大，叶绿体不断增多，_________含量不断增加，光合速率增大；老叶内___________被破坏，光合速率随之下降。农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，都是根据其原理，可降低其细胞呼吸消耗的有机物。（2）环境因素（单因子变量）对光合作用速率的影响项目环境因素曲线曲线分析应用光照①光照时间越长，光合产物越多。②光质。色素吸收红光和蓝紫光最多，吸收绿光最少。温室选用无色透明的玻璃（或塑料薄膜）做顶棚，能提高光能利用率。③光照强度：A点光照强度为0，此时只进行___________，释放CO2量表示___________。AB段表明光照强度加强，光合速率逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，含义是______________________；B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用即_________________，B点对应的光照强度称为___________。BC段表明随着光照强度不断加强，光合强度不断加强，含义是______________________。C点对应的光照强度为___________。阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如图中虚线所示。间作套种时农作物的种类搭配，林带树种的配置，冬季温室栽培避免高温等都与光饱和点有关。CO2浓度图1图2图1中A点表示_________________________________时的CO2浓度，即CO2补偿点；图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。两图中的B和B′点都表示___________，两图都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度增加而增大。大田要“正其行，通其风”，多施有机肥（农家肥）；温室内可适当补充CO2，即适当提高CO2浓度可提高农作物产量。温度温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当___________温室温度，以降低___________，保证植物有机物的积累。水分既是光合作用的原料，又是光合作用的产物。合理灌溉必需矿质元素在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物光合作用速率下降。根据植物的需肥规律，适时、适量地合理施肥，提高作物的光能利用率。光照面积OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为______________________。随叶面积的增大，光合作用强度不再增加，原因是有很多叶被___________，光照不足。OB段表明干物质量随光合作用增加而增加，由于A点以后光合作用强度不再增加，但叶片随叶面积的不断增加，___________不断增加，所以干物质积累量不断降低（BC段）。适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。封行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。（3）多因子变量对光合速率影响的分析（外界因素）曲线分析：O～P段限制光合速率的因素应为___________所表示的因子，随O～P段不断加强，光合速率不断提高。P～Q段，图中标出的双因子共同起作用。当到Q点之后，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的另一因子的方法。应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用酶的活性，提高光合速率，也可同时充入适量的CO2，进一步提高光合速率，当温度适宜时，要适当提高光照强度和CO2浓度以提高光合速率。总之，可根据具体情况，通过提高光照强度、调节温度或增加CO2浓度等来充分提高光合速率，以达到增产的目的。【基础练】核心点一光合作用原理的应用1．如图表示某种植物在最适温度和0.03%的CO2浓度条件下，光合作用合成量随光照强度变化的曲线，若在B点时改变某种条件。结果发生了如曲线b的变化，则改变的环境因素是（）A.适当提高温度 B.增大光照强度C.适当增加CO2浓度 D.增加酶的数量2.在大棚栽培蔬菜过程中，不能提高光合作用强度的措施是（）A.适当降低夜间温度B.适时通风透气C.适时增施有机肥D.适当提高光照强度3.硝化细菌通过化能合成作用形成有机物，下列有关叙述正确的是（）A.该过程需要在具有NH3和O2存在条件下才可以进行B.该过程与光合作用非常相似，都要光合色素C.硝化细菌属于异养型生物，因为它是原核生物，以现成有机物为营养来源D.该过程合成有机物的原料是其他有机物核心点二实验：探究环境因素对光合作用强度的影响1.在下图所示的玻璃容器中，注入一定浓度的NaHCO3溶液并投入少量的新鲜绿叶碎片，密闭后，设法减小液面上方的气体压强，会看到叶片沉入水中。然后再用光照射容器，又会发现叶片重新浮出液面。以下分析正确的是()A.改变温度，不影响叶片开始上浮所需的时间B.改变光照强度，不影响叶片开始上浮所需的时间C.改变NaHCO3溶液的浓度，不影响叶片开始上浮所需的时间D.若将装置置于黑暗环境中，上浮的叶片又会下沉2.生物实验中经常用到定性分析和定量分析，前者是确定研究对象是否具有某种性质或某种关系。后者是研究观察对象的性质、组成和影响因素之间的数量关系。下列有关探究光合作用的实验表述，错误的是()A.“探究光照强度对光合作用强度的影响”需定量分析有光和无光条件下光合作用速率的不同B.“光合作用的探究历程”中的实验主要是定性分析，以探究光合作用的条件、原料和产物等C.“探究光合作用的最适温度”先要设计温度梯度比较大的预处理实验来定量分析实验条件D.“探究环境因素对光合作用强度的影响”的定量分析实验中可以用O2释放量作为观测指标3.为探究何种色膜有利于棉花叶的光合作用，研究人员首先测定了不同遮光环境下的光照强度，然后将长势一致的棉花植株随机均分为A、B、C、D四组，通过不同遮光处理一周后，测得结果如下表所示。下列分析错误的是()处理光照强度叶绿素相对含量净光合速率/(μmol·m-2·s-1)无遮光处理(A组)1292.740.925.4红色透光膜(B组)410.340.010.7蓝色透光膜(C组)409.939.613.2黄色透光膜(D组)930.742.121.2A.通过实验可知，为了保证大棚内棉花产量最好使用黄色透光膜B.导致四组棉花叶片净光合速率不同的环境因素主要是光照强度和光的波长C.将处理后的四组棉花同时置于自然光下，叶绿体中生成NADPH最多的是D组D.雾霾天气下，选择黄色人工光源进行补光比红光和蓝光更适合棉花的生长核心点三影响光合作用的因素及其应用1.甲、乙两种植物在不同光照强度下的O2释放量(吸收量)如下图所示，下列有关叙述错误的是()A.与甲植物相比，乙植物更适合在林下生长B.与B点相比，A点时叶绿体产生O2的速率较小C.与B点相比，D点时叶绿体中C3的消耗量增加D.C点时，甲、乙两植物的实际光合作用速率相同2.下图表示在夏季晴朗的白天某种绿色植物叶片光合作用强度的变化。下列叙述错误的是()A.AB段光合作用强度增大的主要原因是光照强度增强B.BC段光合作用强度降低是因为部分气孔关闭，使CO2吸收量减少，暗反应速率下降C.DE段光合作用强度变化的主要原因是温度D.据图可以推断，限制光合作用的因素有光照强度和CO2浓度等3.在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如下图。下列对此图理解错误的是()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4.“端稳中国碗，装满中国粮”，党的二十大对粮食安全提出了更高要求。农业生产上可采取相应栽培措施以提高粮食产量，以下哪项措施不能提高粮食产量?()A.适时播种B.合理施肥C.“地尽其用田不荒，合理密植多打粮”D.夏季夜间时，关闭蔬菜大棚的门帘5.龙须菜是生活在近岸海域的大型经济藻类，既能给海洋生态系统提供光合产物，又能为人类提供食品原料。某研究小组的实验结果如下图所示。已知大气CO2浓度约为0.03%，实验过程中温度等其他条件适宜，下列相关说法错误的是()图1图2A.实验中的自变量为光照强度和CO2浓度B.高光照强度下光反应速率快从而使龙须菜生长较快C.增加光照强度或CO2浓度均能提高龙须菜的生长速率D.选择龙须菜养殖场所时需考虑海水的透光率等因素【提升练】1.薇甘菊是外来入侵物种，研究人员测量薇甘菊在不同光照强度下的ATP和淀粉含量变化。以12:00的光照强度表示为100%，8:00的光照强度为40%，17:00的光照强度为20%，18:00的光照强度为0，结果如下图所示。下列说法正确的是()A.17:00~18:00淀粉含量下降是因为细胞呼吸强度大于光合作用强度B.8:00~12:00薇甘菊ATP含量未提高，说明此时光合速率较低C.8:00时薇甘菊叶肉细胞中产生ATP的细胞结构有线粒体和叶绿体D.薇甘菊长期在弱光下生长时，叶片厚度会变厚，有利于捕获更多光能适应弱光环境2.试管苗的光合作用能力较弱，需要逐步适应外界环境才能往大田移栽，研究人员进行了“改变植物组织培养条件缩短试管苗适应过程”的实验。图甲是在适宜温度、CO2浓度的培养条件下，试管苗在不同光照强度下的光合速率；图乙是在不加蔗糖的培养条件下，测得的密闭试管中一天24小时的CO2浓度变化。下列分析正确的是()甲乙A.由图甲可知，在不加蔗糖的培养液中，试管苗的光饱和点更低、光合速率更高B.图乙BC段上升缓慢的原因是细胞呼吸释放的CO2比光合作用吸收的CO2少C.图乙11:00时忽然提高光照强度，试管苗叶肉细胞叶绿体中的C5含量减少、C3含量增多D.不加蔗糖、适当增加CO2浓度的培养条件可缩短试管苗的适应过程3.外界环境影响着植物的生长，科研人员研究了不同温度和CO2浓度对某植物光合速率的影响，结果如图所示。下列说法正确的是()A.与N点相比，M点时细胞中的C3含量更高B.光合作用过程中，CO2的固定发生在叶绿体基质中C.由图可知，温度只能影响光合作用的暗反应阶段D.由图可知，自然界中该植物生长的最适温度为35~40℃4.如图表示实验室条件下，花生和田七两种植物在不同光照强度下O2释放量变化情况。据图分析，下列说法错误的是()A.光照强度为a时，花生和田七都能进行光合作用B.增大环境中的CO2浓度，b、d均会右移C.光照强度为c时，花生的真正光合速率大于田七的真正光合速率D.通过比较两条曲线可知，花生比田七更适合生长在弱光照环境中5.如图1是气孔结构示意图，图2曲线a、b分别是用红光和蓝光照射某植物后，气孔开度在一定时间内的变化情况，图3是不同光照强度对甲、乙两种植物光合作用强度影响的曲线。回答下列问题。图1图2图3(1)图2中的自变量是_______________________；与蓝光相比，植物被红光照射后，气孔开度_____________，图1保卫细胞吸收CO2更多，有利于植物_____________的进行，从而提高光合作用速率。

(2)图3中B2点植物叶肉细胞内产生ATP的部位有_______________________________________，E点时，甲、乙两植物的__________________________相等，此时限制乙植物增产的主要环境因素可能是_________________________(答两点)。6.油菜终花后叶片大量凋落，角果皮成为生育后期最主要的光合器官。某研究小组设置了3个钾肥梯度(0kg/hm2、60kg/hm2、120kg/hm2)，分别表示不施钾肥处理(K0)、施钾肥量不足处理(K60)和推荐施钾肥量处理(K120)，研究了不同钾肥用量下油菜角果皮的光合特性，结果如下表所示。施钾量对油菜角果皮CO2传输特征参数的影响施钾处理A/(μmol·m-2·s-1)g5/(mol·m-2·s-1)Ci/(μmol·mol-1)Cc/(μmol·mol-1)K06.180.08254.259.7K607.680.11272.4135.9K1209.810.12250.8103.0(A：净光合速率；g5：气孔导度；Ci：胞间CO2浓度；Cc：叶绿体CO2浓度)(1)用__________________________提取到油菜的光合色素后，可通过对比光合色素对某种波长的光吸收率来计算其叶绿素含