分层作业：5.4 光合作用与能量转化-【高效备课】高中生物2025-2026学年人教版（2019）必修1同步资源（学生版）

5.4光合作用与能量转化基础巩固练1．（2025·宁夏石嘴山高三阶段练习）下列有关叶绿体的叙述，正确的是（）A．叶绿体是植物细胞的“动力车间”B．叶绿体中只有叶绿素可吸收光能用于光合作用C．叶绿体内的基粒，极大地扩展了受光面积D．植物叶片多呈现绿色是由于叶片中的叶绿体吸收了较多绿光2．（2024·东北师大附中试题）为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用无水乙醇提取叶绿体色素，用层析液进行层析。如图为滤纸层析的结果（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带）。下列叙述错误的是（）A．强光下的幼苗相比正常光照下的绿色较浅B．强光照可能抑制叶绿素的合成促进类胡萝卜素的合成C．四种色素在层析液中溶解度大小是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>ⅣD．如果采用圆形滤纸法分离色素，则最外一圈的颜色为黄色3．（2025·来宾质检）在光合作用发现过程中，科学家卡尔文做出了重要贡献。卡尔文等人在小球藻培养液中通入14CO2，再给予不同的光照时间，然后用甲醇（可杀死小球藻）分别处理并取样，最后根据标记化合物出现情况，确定生成物质的先后次序。下列有关说法正确的是（）A．在卡尔文的实验过程中，不产生氧气，也不消耗氧气B．该实验过程应该在无氧环境中进行，以排除干扰C．若要确定第一个生成的物质，光照时间应延长D．含有14C4．（2025·哈尔滨市1、6、9中期末）下图表示甘蔗一个叶肉细胞内的系列反应过程，相关叙述正确的是（）A．过程①中类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光B．过程②产生（CH2O）的同时，还会产生C5C．过程③释放的能量大部分储存在ATP中D．过程④一般与放能反应相联系5．（2025·T8联盟）如图是叶绿体中进行的光反应示意图，类囊体膜上的光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ（PSⅡ）是色素和蛋白质复合体，可吸收光能进行电子传递，电子最终传递给NADP＋后与其反应生成NADPH。膜上的ATP合成酶在顺浓度梯度运输H＋的同时催化ATP的合成。下列叙述正确的是（）A．图中体现出的膜蛋白功能仅有催化及物质运输B．若CO2浓度降低，暗反应速率减慢，叶绿体中NADP＋减少，则图中电子传递速率会减慢C．H＋由叶绿体基质进入类囊体腔的过程属于协助扩散D．据图分析，O2产生后扩散到细胞外共需要穿过3层生物膜6．（2025·名校教研联盟联考）甲、乙两种植物的干物质量随CO2浓度的变化趋势如图所示。下列叙述正确的是（）A．在低于a的CO2浓度下，乙的净光合速率更高B．单独种植时，提高甲的种植密度对其增重有利C．在夏季晴天的午后，乙的光合速率可能比甲快D．乙单位时间积累的干物质量随CO2浓度的增大而增大7．（2025·山东潍坊安丘一中模拟）研究人员以生长状态相同的绿色植物为材料，在相同的条件下进行了四组实验。其中D组连续光照T秒，A、B、C组依次加大光照—黑暗的交替频率，每组处理的总时间均为T秒，发现单位光照时间内光合作用产物的相对含量从A到C依次越来越大。下列相关说法正确的是（）A．实验说明白天给予一定频率的遮光有利于农作物增产B．实验过程中C组积累的有机物最多C．实验结束后立即检测植物体内NADPH含量，D组最高D．实验组由黑暗变为光照时，光反应速率增大，暗反应速率变小8．（2024·湖南考前仿真模拟）我国是一个传统的农业大国。农业生产是中国传统文化生产和发展的社会基础。下表是劳动人民在生产、生活中常采取的一些措施。下列说法正确的是（）选项生产、生活活动目的A分区轮作充分利用光能，促进光合作用B低温储存蔬菜、水果减少自由水，抑制细胞呼吸C喷洒适宜浓度的2，4－D溶液减少因连续阴雨天造成的油菜产量下降D合理密植可提高光能的利用率，增加产量能力提升练1．下列关于绿叶中色素的提取和分离的叙述，正确的是（）A．在绿叶中色素的提取和分离实验中，无水乙醇的作用是提取和分离色素B．二氧化硅的作用是防止研磨过程中色素被破坏，加入碳酸钙的作用是有助于研磨充分C．绿叶中色素的提取和分离实验中，用单层滤纸过滤研磨液以提高色素纯度D．制备滤纸条时用圆珠笔画横线更方便E．为使色素带清晰，画滤液细线后需紧接着重复画线F．滤液细线应该触及层析液，便于色素的溶解和分离G．胡萝卜素含量最少，但在层析液中的溶解度最高H．蓝绿色的色素带最宽，是因为叶绿素b的含量最多I．色素带的宽窄反映了相应色素在层析液中溶解度的大小2．下列有关捕获光能的色素和结构的叙述中，正确的是（）A．胡萝卜素和叶黄素主要吸收红光B．如果植物缺少镁，则仅有蓝紫光的吸收会受到影响C．温室或大棚种植蔬菜时为促进植物的光合作用，补充白色光并不是最佳选择D．叶绿体具有双层膜结构，捕获光能的色素位于内膜上E．恩格尔曼实验中用水绵做实验材料是因为其叶绿体呈椭球形便于观察F．恩格尔曼实验中通过同位素示踪法证明了氧气是叶绿体释放出来的G．恩格尔曼实验中实验材料先放在没有空气的黑暗环境中以排除氧气和光的干扰H．恩格尔曼实验中根据产生气泡的位置来确定绿色植物进行光合作用的部位3．下列关于光合作用的探索实验，叙述错误的是（）A．恩格尔曼通过实验发现，光合作用时叶绿体主要吸收红光和蓝紫光B．希尔运用同位素标记法证明了叶绿体在光下可释放出氧气C．希尔反应可以证明水的光解产生的O2，全来自水D．希尔的实验说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应E．鲁宾和卡门通过实验证明了光合作用释放的氧气全部来自水F．阿尔农发现叶绿体合成ATP的过程总是伴随着水的光解G．卡尔文用荧光标记法探明了CO2中的碳如何转移到有机物中4.下列关于光合作用的叙述，错误的是（）A．能进行光合作用的生物都含有叶绿体B．光反应在叶绿体的类囊体上进行，暗反应在叶绿体的基质中进行C．水分解为氧和H＋的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP＋与H＋结合形成NADPHD．光反应吸收光能形成ATP和NADPH，暗反应将ATP和NADPH中的化学能储存在有机物中E．小麦CO2的固定需要消耗能量F．光合作用的暗反应能为光反应提供Pi、ADP和NADP＋G．生产者都通过光合作用固定CO2H．光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处5．下列关于“探究环境因素对光合作用强度的影响”的实验的叙述，错误的是（）A．通过调节台灯与实验装置间的距离来控制光照强弱B．因变量是单位时间圆形小叶片浮起的数量C．实验中拉动注射器活塞是为了使圆形小叶片内的气体逸出D．探究实验中，圆形小叶片浮起的原因是叶片进行细胞呼吸产生了CO2E．在一定范围内，随NaHCO3浓度的增加，叶圆片上浮所需时间先减少后增加F．可用不同浓度的碳酸氢钠溶液来探究CO2浓度对光合作用强度的影响6．下列关于光合作用原理应用的叙述，正确的是（）A．农作物能吸收有机肥中的有机物，有助于农作物生长B．合理密植有利于改善田间CO2浓度和光能利用率C．用绿色塑料薄膜代替无色塑料薄膜，可提高大棚蔬菜的产量D．农作物生长发育过程中，及时去掉衰老变黄的叶片不利于有机物的积累E．“正其行，通其风”，有利于提高农作物的产量F．连续阴雨天适当提高温度有利于大棚绿叶蔬菜生长G．适当增施氮肥，促进茎叶生长，以增大光合作用面积7．（2024·皖南八校第一次联考）下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的说法，错误的是（）A．实验选材宜选鲜绿的，光合色素含量高且细胞含水量少的叶片B．滤纸条自上而下第四条色素带为黄绿色的叶绿素bC．色素提取的原理是四种色素在无水乙醇中的溶解度不同D．色素在滤纸条上的扩散速度与其在层析液中的溶解度呈正相关8．（2025·福建名校联盟联考）羽衣甘蓝因其耐寒性和叶色丰富多变的特点，成为冬季重要的观叶植物。某同学将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样，先后置于层析液和蒸馏水中进行层析，过程及结果如图所示。已知1、2、3、4、5代表不同类型的色素。下列分析正确的是（）A．分离后的色素3对应的条带颜色为黄绿色B．色素1、2、3、4分布于叶绿体中，色素5则分布于植物的液泡中C．色素1、2主要吸收红光和蓝紫光，色素3、4主要吸收蓝紫光D．可以使用95%乙醇和无水碳酸钠对色素1、2、3、4进行分离9．（2024·扬州期中）如图所示生理过程中，PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质，CF0、CF1构成ATP合成酶。下列说法错误的是（）A．PSⅡ、PSⅠ内含易溶于有机溶剂的色素B．PQ转运H＋的过程需要消耗电子中的能量C．线粒体中存在类似于ATP合酶的膜是线粒体内膜D．小麦光合作用产生的O2被细胞呼吸利用至少需要经过4层磷脂双分子层10．（2024·黄冈期末）西洋参易受干旱胁迫而影响生长。检测西洋参在重度干旱条件下光合作用的相关指标，结果如图所示。下列叙述正确的是（）A．CO2的固定速率随着干旱时间的延长而上升B．干旱既影响光反应又影响暗反应C．胞间CO2浓度仅受气孔导度影响D．降低气孔导度不利于西洋参适应干旱环境11．（2024·东北三省三校第一次联考）PSⅡ是类囊体膜上的光合色素蛋白复合体，能吸收光能并将水分解，是光反应中光能吸收和转化的关键因素。为研究PSⅡ在光能吸收和转化中的作用，研究人员取某植物幼苗若干，均分成5组，分别用相同强度的红光（R）、黄光（Y）、蓝光（B）、紫外光（UV）等单光质和白光（W）五种LED光源照射30天后，检测不同处理条件下的光合色素的含量，以及Fv/Fm值和Fv′/Fm′值，结果如下：LED不同光质对光合色素含量的影响处理叶绿素（mg/g干重）类胡萝卜素（mg/g干重）R369.19100.44Y274.50100.76B681.91129.76UV988.35206.14W381.7592.34图1注：Fv/Fm值表示PSⅡ吸收光能后转化光能的最大效率；Fv′/Fm′值表示PSⅡ吸收光能后转化为化学能的效率。据所学知识和实验结果回答问题：（1）检测光合色素含量时，用__________提取绿叶中的色素。PSⅡ利用自身的光合色素吸收光能，将水分解为O2和__________，并释放两个电子，用于__________的合成。（2）采用LED光源处理植物幼苗而不用普通光源，原因是________________________。据图1可知，与白光对照组（W组）相比，________光能够显著提高幼苗中叶绿素的含量。（3）据图2可知，与W组相比，经过四种单光质处理后，________光更有利于该植物合成有机物，判断依据是：______________________________________________________________________________________________。（4）植物吸收的光能只有3条去路：光合作用、叶绿素荧光和热。与W组相比，在黄光（Y）条件下，Fv/Fm值较大，但Fv′/Fm′值却较小，植物将以________形式耗散掉多余的光能，否则强光将对植物产生伤害。12．（2025·山东名校联盟）阳生植物在高密度种植时为了获得足够的光源，会增加营养生长而减少生殖生长，引起一系列的表型变化，被称为避荫反应。红光（R）与远红光（FR）比例变化是引起植物发生避荫反应的重要信号。光合作用效率最大的光是蓝紫光和红光，而远红光几乎不能被植物吸收用于光合作用。给予植物一定比例的红光和远红光（R/FR）处理，可以模拟植物荫影环境（SH）下引发的避荫反应。正常白光处理组为对照组（WL）。科研人员探究了番茄在荫影环境（SH）下的避荫反应特征及可能的内在分子机制。结果及相关数据如图一所示：（1）模拟植物荫影环境应该________（填“升高”或“降低”）R/FR比值，原因是_______________________________________________________________。（2）荫影环境下番茄所结果实重量下降，根据图一信息推测可能的原因：①________合成量减少，光反应受阻，________生成速率降低，进而影响了暗反应的进行，降低了光合产物的制造量；②__________________________。据此提示：如果农业生产实践中番茄种植密度偏高，提高番茄产量应该采取的措施有：________________________。（答出一条即可）（3）植物感知光信号据此调整生长发育，说明植物具有接受光信号的受体分子，如光敏色素（friop、friself、tri/phyB1、phyB2）、蓝光受体（cry1）等。实验中对番茄不同光受体的突变体进行了表型检测，如图二所示。由实验结果推知：主要吸收红光和远红光并感受其变化，在调控荫影下番茄的节间伸长方面发挥主要作用的受体分子是____________，原因是________________________________________________________________________。光敏色素在促进节间长度增加的原因是_______________________________________________________________。

5.4光合作用与能量转化基础巩固练1.【答案】C【解析】叶绿体是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”，植物细胞的“动力车间”是线粒体，A错误；叶绿体中的叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，4种色素吸收的光波长有差别，但都可用于光合作用，B错误；叶绿体内众多的基粒是由类囊体薄膜层层叠加形成的，极大地扩展了受光面积，C正确；叶片中的叶绿体吸收绿光最少，绿光被反射出来，使得植物叶片呈现绿色，D错误。2.【答案】D【解析】由图可知，强光照下叶绿素含量少于正常光照，而叶绿素是绿色的，所以强光下的幼苗相比正常光照下的绿色较浅，A正确；与正常光照相比，强光照下叶绿素含量减少，但类胡萝卜素含量增多，说明强光照可能抑制叶绿素的合成促进类胡萝卜素的合成，B正确；溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快，四种色素在层析液中溶解度大小是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ，C正确；如果采用圆形滤纸法分离色素，最外一圈应该是胡萝卜素，颜色为橙黄色，D错误。3.【答案】D【解析】小球藻进行光合作用的过程中，可以通过水的光解产生氧气，线粒体进行有氧呼吸的过程也会消耗氧气，A错误；卡尔文探究的是暗反应的过程，氧气对该实验没有明显干扰，不需要设置无氧环境，B错误；若要确定第一个生成的物质，应不断缩短光照时间，直到产物不再发生改变，可确定该产物是第一个生成的物质，C错误；暗反应的场所在叶绿体基质，以14CO2为原料生成的含有14C的物质主要存在于叶绿体基质中，D4.【答案】B【解析】过程①中类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，A错误；②表示ATP为三碳化合物的还原过程供能合成有机物的过程，产生（CH2O）的同时，还会产生C5，B正确；过程③表示有机物氧化分解释放能量的过程，该过程释放的能量少部分贮存于ATP中，大部分以热能形式散失，C错误；④表示ATP水解释放能量的过程，一般与吸能反应相联系，D错误。5.【答案】B【解析】图中体现了膜蛋白的催化、物质运输、能量转换功能，A错误；若CO2浓度降低，生成的C3减少，暗反应消耗的NADPH减少，生成的NADP＋减少，则图中电子传递速率会减慢，B正确；ATP合成酶顺浓度梯度运输H＋，则类囊体腔内H＋的浓度高于叶绿体基质，故H＋由叶绿体基质进入类囊体腔的过程属于主动运输，C错误；据图可知，O2产生后扩散到细胞外共需要穿过类囊体膜、叶绿体双层膜、细胞膜共4层生物膜，D错误。6.【答案】C【解析】净光合速率可以用干物质量表示。由图可知，在低于a的CO2浓度下，在两曲线交点右侧，甲净光合速率大于乙，在交点左侧，甲净光合速率小于乙，A错误；单独种植甲时，提高甲的种植密度会导致通风不良，从而导致CO2浓度下降，由图可知，随着CO2浓度的下降，甲的干物质量下降的幅度明显比乙大，对其增重不利，B错误；由图可知，曲线与横轴的交点是：甲曲线的交点值大于乙曲线的交点值，这表明与甲相比，乙植物可适应更低浓度的CO2，夏季晴天的午后会由于光强过强而出现光合“午休”现象，导致部分气孔关闭，使得CO2供应不足，但由于乙能适应低浓度CO2环境，因而乙的光合速率可能比甲快，C正确；由图可知，在一定范围内，随着CO2浓度的增大，乙的干物质量也随之增大，但是超过该范围，乙的干物质量不再增加，D错误。7.【答案】C【解析】实验说明增大光照—黑暗的交替频率，光合速率可以提高，但白天遮光会缩短光照时间，同样不利于农作物增产，A错误；实验过程中D组光照时间最长，D组积累的有机物最多，B错误；因为D组持续光照，有NADPH积累，故实验结束后D组NADPH最高，C正确；实验组由黑暗变为光照时，光反应速率增加，产生的ATP和NADPH增多，暗反应速率增大，D错误。8.【答案】D【解析】分区轮作是为了调整作物布局，由于不同作物对养分的吸收不同，避免土壤中某种养分的枯竭，而充分利用光能，促进光合作用一般通过合理密植来实现，A错误；低温储存蔬菜、水果是为了降低酶的活性，减少有机物的消耗，而不是减少自由水，B错误；喷洒适宜浓度的生长素类调节剂（如2，4－D溶液）可以促进果实的发育，不能减少因连续阴雨天造成的油菜产量下降，C错误；合理密植可以充分利用光能，提高光能利用率，增加产量，D正确。能力提升练1.【答案】G【解析】无水乙醇的作用是溶解（提取）色素，需用层析液分离色素，A错误；二氧化硅使研磨充分，碳酸钙可防止研磨过程中叶绿素被破坏，B错误；用滤纸过滤会造成色素附着在滤纸上，导致提取的色素含量减少，C错误；圆珠笔油中含有其他色素，会影响色素的分离结果，D错误；在画出一条滤液细线后，待干后再重复画线，E错误；层析分离时必须确保滤液细线不触及层析液，防止色素溶解在层析液中，F错误；蓝绿色的色素带最宽，是因为叶绿素a的含量最多，H错误；色素带的宽窄反映了色素含量的多少，I错误。2.【答案】CG【解析】胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，A错误；如果植物缺少镁，则叶绿素合成减少，会减少对红光和蓝紫光的吸收，B错误；补充红光和蓝紫光才是最佳选择，C正确；叶绿体中捕获光能的色素位于类囊体膜上，D错误；水绵的叶绿体呈带状便于观察，E错误。3.【答案】BCG【解析】希尔发现，在离体的叶绿体悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂，在光照下可以释放氧气，该实验没有采用同位素标记法，B错误；希尔反应实验仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气，并没有直接观察到氧元素的转移途径，C错误；卡尔文用放射性同位素标记法探明了CO2中的碳如何转移到有机物中，G错误。4.【答案】AEG【解析】蓝细菌含有叶绿素和藻蓝素，也能进行光合作用，但没有叶绿体，A错误；CO2的固定不需要消耗能量，E错误；有通过化能合成作用固定CO2的生产者，G错误。5.【答案】D6.【答案】BEG【解析】有机肥需要被微生物分解成无机盐才能被植物吸收，A错误；用绿色塑料薄膜代替无色塑料薄膜，只能透过绿光，而植物几乎不吸收绿光，不利于提高大棚蔬菜的光合作用速率，C错误；及时去掉衰老变黄的叶片，可以减少老叶对有机物的消耗，有利于有机物的积累，D错误；连续阴雨天植物光合作用强度过弱，提高温度会增加细胞呼吸对有机物的消耗，不利于大棚绿叶蔬菜生长，F错误。7.【答案】C【解析】为提高滤液中色素的浓度，实验选材宜选鲜绿的，光合色素含量高且细胞含水量少的叶片，A正确；叶绿素b呈黄绿色，且位于滤纸条的第四条色素带（自上而下），B正确；光合色素提取的原理是四种色素易溶于有机溶剂无水乙醇，C错误；色素在滤纸条上的扩散速度与其在层析液中的溶解度呈正相关，溶解度高的随层析液扩散得速度快，D正确。8.【答案】B【解析】根据在层析液中的层析结果可知，色素1、2、3、4依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，色素3的条带颜色为蓝绿色，A错误；色素1、2、3、4分布于叶绿体中，色素5溶于水，为水溶性色素，因而可能存在于植物的液泡中，B正确；色素1、2依次为胡萝卜素和叶黄素，主要吸收蓝紫光，色素3、4依次为叶绿素a、叶绿素b，主要吸收红光和蓝紫光，C错误；可以使用95%乙醇和5%无水碳酸钠对色素1、2、3、4进行提取，分离色素使用的是层析液，D错误。9.【答案】D【解析】光反应中水的光解产生O2发生在叶绿体类囊体薄膜内，O2扩散到邻近的线粒体中被利用至少要经过类囊体膜、叶绿体和线粒体各2层膜，共5层膜，即5层磷脂双分子层，D错误。10.【答案】B【解析】随着干旱时间的延长，CO2的吸收速率降低，胞间CO2浓度增加，说明叶肉细胞固定CO2的速率在下降，A错误；干旱影响CO2的吸收，从而影响暗反应，干旱也会影响植物吸收水分，从而影响光反应，B正确；胞间CO2浓度既受气孔导度影响，也受叶肉细胞的光合作用强度的影响，C错误；降低气孔导度可减少通过蒸腾作用散失水分，利于西洋参适应干旱环境，D错误。11.【答案】（1）无水乙醇H＋NADPH（2）为了排除温度对实验结果的影响紫外（UV）（3）紫外（UV）UV组的Fv′/Fm′值最大，即PSⅡ吸收光能后转化为化学能的效率最大，更有利于该植物合成有机物（4）叶绿素荧光和热【解析】（1）绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，可以用无水乙醇提取绿叶中的色素；光反应阶段是光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，完成水的光解，以及ATP、NADPH的合成，PSⅡ利用自身的光合色素吸收光能，将水分解为O2和H＋并释放两个电子，用于NADPH的合成。（2）LED光源是冷光源不会产生热，采用LED光源处理植物幼苗而不用普通光源，原因是为了排除温度对实验结果的影响；据图1可知，与白光对照组（W组）相比，紫外光（UV）能够显著提高幼苗中叶绿素的含量。（3）UV组的Fv′/Fm′值最大，即PSⅡ吸收光能后转化为化学能的效率最大，更有利于该植物合成有机物，因此紫外光更有利于该植物合成有机物。（4）与W组相比，在黄光（Y）条件下，Fv/Fm值较大，但Fv′/Fm′值却