2015届高中生物光合作用试题详解

2015届高中生物光合作用试题详解光合作用作为高中生物的核心知识点，既是学科内综合考查的重点，也是联系实际生产生活的重要纽带。在2015届的各类高中生物考试中，光合作用相关试题一如既往地占据着举足轻重的地位，其考查形式灵活多变，能力要求也层次分明。本文旨在结合该届典型试题，对光合作用的核心考点进行深度剖析，并提供清晰的解题思路与方法，希望能为同学们巩固知识、提升解题能力提供有益的参考。一、光合作用核心知识回顾与命题特点在深入解析试题之前，我们有必要简要回顾光合作用的核心内容。光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。其过程可分为光反应阶段和暗反应阶段（或碳反应阶段）。光反应阶段主要发生在类囊体薄膜上，依赖光能将水分解为氧气和[H]（还原型辅酶Ⅱ，NADPH），并合成ATP；暗反应阶段则在叶绿体基质中进行，利用光反应产生的[H]和ATP，将二氧化碳固定并还原成有机物（主要是葡萄糖）。2015届相关试题在命题上，呈现出以下特点：1.注重基础，强调核心概念的理解：直接考查光合作用的场所、条件、物质变化和能量变化等基础知识的题目仍占一定比例。2.联系图表，突出信息获取与分析能力：通过坐标曲线图、过程示意图、实验装置图等形式考查学生解读信息、分析问题的能力是主流趋势。3.关注实验，检验科学探究能力：围绕光合作用的影响因素（如光照强度、CO₂浓度、温度等）设计的实验分析与探究类试题，能有效考查学生的实验设计、结果预测与分析能力。4.学科内综合，体现知识的系统性：常将光合作用与细胞呼吸（有氧呼吸、无氧呼吸）联系起来，考查植物在不同条件下的代谢状况及物质能量转换。二、典型试题分类详解（一）光合作用基本过程的理解与应用此类试题主要考查学生对光反应和暗反应具体过程的掌握程度，包括各阶段的场所、参与的物质、能量转换以及两者之间的联系。例题1：（选择题改编）下列关于光合作用过程的叙述，正确的是（）A.光反应不需要酶的参与，暗反应需要多种酶B.光反应产生的ATP用于CO₂的固定和C₃的还原C.暗反应的产物只有糖类物质D.光反应为暗反应提供[H]和ATP解析：本题考查光合作用两个阶段的区别与联系。*A选项错误：光反应过程中，水的光解、ATP的合成等均需要酶的催化。暗反应涉及多个生化反应，确实需要多种酶的参与。*B选项错误：光反应产生的ATP主要用于暗反应中C₃的还原，而CO₂的固定过程不需要消耗ATP。*C选项错误：暗反应的直接产物通常是三碳糖（如磷酸丙糖），这些三碳糖可以进一步合成葡萄糖、淀粉、蔗糖等糖类，也可以转化为氨基酸、脂质等其他有机物。*D选项正确：光反应的主要功能是捕获光能，将其转化为化学能（储存在ATP中），并产生还原剂[H]。这两者是暗反应进行的必要条件。答案：D解题关键：准确记忆并理解光反应和暗反应的具体步骤、物质变化和能量变化，明确两者是相互依存、紧密联系的统一整体。光反应为暗反应提供“动力”（ATP）和“原料”（[H]），暗反应则将活跃的化学能转化为稳定的化学能储存在有机物中。（二）影响光合作用因素的分析与曲线解读影响光合作用的环境因素主要包括光照强度、CO₂浓度、温度、水和矿质元素等。这类试题常结合曲线图，考查学生对单一因素或多因素综合影响光合作用速率的理解。例题2：（非选择题节选）下图表示在一定CO₂浓度和适宜温度下，某植物光合作用速率与光照强度的关系曲线。请分析回答：（此处应有一典型的光合作用速率-光照强度曲线，通常横坐标为光照强度，纵坐标为光合速率，曲线起点在纵轴负半轴，随光照增强先上升后趋于平稳）（1）图中A点的含义是________________。（2）B点对应的光照强度称为________________，此时光合速率________________呼吸速率。（3）若适当增加CO₂浓度，B点将向________________移动，C点将向________________移动。解析：本题考查光照强度对光合作用速率的影响曲线分析。*（1）A点：此时光照强度为0，植物只进行呼吸作用，不进行光合作用。因此，A点表示该植物在黑暗条件下的呼吸速率（或呼吸作用强度）。*（2）B点：此点对应的光照强度下，植物的光合作用速率等于呼吸作用速率，称为光补偿点。此时，植物光合作用吸收的CO₂量等于呼吸作用释放的CO₂量（或光合作用产生的O₂量等于呼吸作用消耗的O₂量）。*（3）CO₂浓度是暗反应的原料。适当增加CO₂浓度，暗反应速率加快，需要更多的光反应产物[H]和ATP。因此，在较低的光照强度下就能达到光补偿点，故B点（光补偿点）应向左移动。同时，在更强的光照下，光合作用速率才能达到新的饱和点，且最大光合速率（C点对应的纵坐标值）会提高，故C点（光饱和点）应向右上方移动。答案：（1）植物在黑暗条件下的呼吸速率（或呼吸作用强度）；（2）光补偿点；等于；（3）左；右上方。解题关键：理解曲线各段（起点、拐点、平台期）的生物学含义。明确光补偿点和光饱和点的概念。分析环境因素（如CO₂浓度、温度）改变时，曲线如何移动：通常，限制因素的改善会使光饱和点右移、饱和光合速率上升；而对于光补偿点，若呼吸速率不变，改善光合条件（如增加CO₂）会使光补偿点左移。（三）光合作用与细胞呼吸的综合考查植物在进行光合作用的同时，也在进行呼吸作用。两者的联系与区别，以及在不同条件下（光照、黑暗）植物体内有机物的积累与消耗情况，是高考的高频考点。例题3：（非选择题改编）将某植物置于密闭玻璃罩内，在适宜温度和一定光照条件下培养，测得罩内CO₂浓度的变化如图所示。请回答：（此处应有一密闭容器内CO₂浓度随时间变化的曲线，初期CO₂浓度可能上升或下降，最终趋于稳定）（1）若在t₁时刻突然停止光照，短时间内叶绿体中C₃含量将________________，C₅含量将________________。（2）在t₂-t₃时间段内，罩内CO₂浓度基本不变，说明植物的光合作用速率________________（填“大于”、“等于”或“小于”）呼吸作用速率。此时，植物________________（填“能”或“不能”）积累有机物。解析：本题综合考查光合作用与呼吸作用的关系及环境骤变对中间产物的影响。*（1）突然停止光照：光反应立即停止，不再产生[H]和ATP。这将导致暗反应中C₃的还原过程受阻，而CO₂的固定仍在继续（短时间内）。因此，C₃的生成量不变，消耗量减少，其含量将增加；C₅的消耗量不变，生成量减少，其含量将减少。*（2）t₂-t₃时间段：罩内CO₂浓度基本不变，表明植物光合作用吸收的CO₂量与呼吸作用释放的CO₂量相等，即光合速率等于呼吸速率。此时，植物光合作用制造的有机物量等于呼吸作用消耗的有机物量，不能积累有机物，植物的干重保持稳定。答案：（1）增加；减少；（2）等于；不能。解题关键：深刻理解光合作用和呼吸作用的物质交换关系。在密闭系统中，CO₂浓度的变化是光合吸收与呼吸释放共同作用的结果。当光合速率大于呼吸速率时，CO₂浓度下降，有机物积累；反之则CO₂浓度上升，有机物消耗；相等时CO₂浓度不变，有机物净积累为零。对于环境骤变（如光照、CO₂骤变）对C₃、C₅含量的影响，可采用“来源-去路”分析法快速判断。（四）光合作用相关实验的设计与分析光合作用的发现历程本身就是一部实验探索史。此类试题主要考查学生对实验原理的理解、实验变量的控制、实验现象的观察与分析以及实验结论的得出。例题4：（实验题）某同学欲验证“光照是光合作用的必要条件”，设计了如下实验方案：①取生长状况相同的天竺葵两盆，编号为甲、乙。②将甲、乙两盆天竺葵都放在黑暗处一昼夜。③然后将甲盆移至光下照射，乙盆仍放在黑暗处。④几小时后，分别从甲、乙两盆植物上各取一片叶，放入盛有酒精的小烧杯中，隔水加热，使叶片脱色。⑤用清水漂洗叶片后，再把叶片放入培养皿中，滴加碘液。⑥观察叶片颜色变化。请分析该实验方案：（1）步骤②的目的是________________。（2）该实验的自变量是________________，因变量是________________。（3）预期的实验现象是________________。（4）若实验结果与预期相符，可得出的结论是________________。解析：本题考查“验证光合作用需要光照”的经典实验。*（1）步骤②（暗处理）的目的：将叶片中原有的淀粉运走耗尽，以排除原有淀粉对实验结果的干扰，确保实验中检测到的淀粉是实验过程中新合成的。*（2）自变量：是实验中人为改变的因素，本实验中是光照的有无（甲盆照光，乙盆不照光）。因变量：是随着自变量变化而变化的变量，本实验中是叶片是否产生淀粉（通过碘液显色反应来检测）。*（3）预期实验现象：甲盆叶片在光下能进行光合作用产生淀粉，遇碘变蓝色；乙盆叶片因无光照不能进行光合作用，无淀粉产生，遇碘不变蓝（或呈黄白色）。*（4）实验结论：若甲叶片变蓝，乙叶片不变蓝，则可证明光照是光合作用的必要条件（或光合作用需要光照才能进行）。答案：（1）将叶片中原有的淀粉运走耗尽；（2）光照的有无；叶片是否产生淀粉（或叶片颜色是否变蓝）；（3）甲盆叶片变蓝，乙盆叶片不变蓝；（4）光照是光合作用的必要条件（或光合作用需要光照）。解题关键：掌握光合作用实验设计的基本原则，如对照原则（本实验为空白对照，甲为实验组，乙为对照组）、单一变量原则（只有光照一个变量不同）。理解实验各步骤的目的和原理，尤其是暗处理、脱色、染色等关键步骤。能够根据实验目的预测实验结果，并得出科学的实验结论。三、总结与备考建议光合作用是高中生物的重点和难点，也是各类考试的热点。要想熟练掌握并灵活运用相关知识解决问题，建议同学们在备考过程中注意以下几点：1.夯实基础，构建知识网络：从光合作用的发现史入手，理解科学家的探究思路和方法。清晰掌握光合作用的概念、总反应式、两个阶段的具体过程（场所、条件、物质变化、能量变化）、意义以及与呼吸作用的区别和联系。将零散的知识点串联起来，形成系统的知识体系。2.重视图表，提升解读能力：光合作用的试题离不开图表。对于各类曲线图（如影响因素曲线）、模式图（如叶绿体结构模式图、光合作用过程图解）、实验装置图等，要学会准确识别图表中的关键信息，理解其背后的生物学含义，并能进行图文转换和综合分析。3.强化实验，培养探究能力：不仅要记住课本上经典实验的原理、步骤、现象和结论，更要理解实验设计的思路和方法。学会控制变量、设置对照、分析实验结果、预测实验现象，并能对实验方案进行评价和改进。4.勤于思考，注重知识迁移：做练习题时，不要满足