2026年江西省北师大版高中生物选修3-1第4节光合作用习题集

2026年江西省北师大版高中生物选修3-1第4节光合作用习题集一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.在叶肉细胞的类囊体薄膜上，进行光合作用光反应阶段的关键酶是（）A.磷酸化酶B.ATP合成酶C.腺苷酸激酶D.硫酸化酶解析：光反应阶段的核心是水的光解和ATP的合成，ATP合成酶是催化ADP与Pi合成ATP的关键酶，同时与NADP+还原酶共同完成NADPH的生成。磷酸化酶主要参与糖酵解，腺苷酸激酶参与能量代谢但非光反应，硫酸化酶与光合作用无关。该题考查北师大版选修3-1第4节对光反应场所和酶功能的掌握，选项B正确。2.下列关于光合作用中色素吸收光谱的描述，错误的是（）A.叶绿素a主要吸收蓝紫光和红光B.叶绿素b吸收光谱与叶绿素a相似但吸收峰更强C.类胡萝卜素主要吸收蓝绿光D.色素吸收光谱决定了植物叶片呈现绿色解析：叶绿素a吸收蓝紫光（430-470nm）和红光（640-670nm），叶绿素b吸收光谱与a相似但吸收峰弱，类胡萝卜素吸收蓝绿光（约450-500nm），植物叶片呈现绿色是因为绿光被反射。选项B错误，叶绿素b吸收峰弱于a。该题考查色素结构和功能，选项B为拔高题。3.在光合作用暗反应阶段，CO2的固定过程主要依赖的酶是（）A.F1-ATPB.NADPHC.RuBisCOD.磷酸甘油酸激酶解析：CO2固定是卡尔文循环的第一步，由RuBisCO催化将CO2与C5化合物（核酮糖-1,5-二磷酸）结合生成C3化合物。F1-ATP和NADPH是供能和供电子体，磷酸甘油酸激酶参与糖酵解。选项C正确。该题为基础题，覆盖教材核心知识点。4.当光照强度从弱到强变化时，植物光合作用速率受限制的主要因素可能从（）转变为（）A.CO2浓度→色素含量B.温度→光照强度C.色素含量→CO2浓度D.水分→温度解析：低光强下，限制因素是色素吸收光能的效率；高光强下，限制因素转为CO2固定和代谢速率。选项C正确。该题考查光合作用影响因素的动态变化，为中等难度题。5.在温室大棚中，适当提高CO2浓度能提高作物产量的主要原因是（）A.增强光反应速率B.提高暗反应中C5化合物的生成C.促进叶绿素合成D.增加细胞呼吸强度解析：CO2浓度升高会加快RuBisCO的催化效率，从而提高暗反应速率，进而增加有机物积累。选项B正确。该题结合实际应用，考查暗反应机制。6.某植物在强光、高温条件下，光合作用速率反而下降，最可能的原因是（）A.光合色素被破坏B.水分蒸腾过快导致气孔关闭C.ATP合成酶失活D.NADPH消耗殆尽解析：高温导致气孔关闭，CO2供应不足，进而抑制暗反应速率。选项B正确。该题考查环境胁迫对光合作用的影响，为中等难度题。7.在C4植物中，CO2的固定场所和途径与C3植物的主要区别是（）A.叶绿体中RuBisCO含量不同B.暗反应先在叶肉细胞进行C.胞间CO2浓度差异D.光反应产物分配不同解析：C4植物通过景天酸代谢将CO2固定为C4酸，再运至维管束鞘细胞进行暗反应，胞间CO2浓度显著高于C3植物。选项C正确。该题考查C4途径的适应性机制，为拔高题。8.光合作用中，ATP和NADPH的用途不包括（）A.用于C3化合物的还原B.用于叶绿素的合成C.用于细胞分裂D.用于维持叶绿体结构解析：ATP和NADPH主要用于暗反应中C3化合物的还原，叶绿素合成需要光能和多种酶，细胞分裂和叶绿体结构维持依赖其他代谢途径。选项C正确。该题考查光合产物的去向，为拔高题。9.某实验将植物叶片置于不同光照强度下，测得光饱和点和光补偿点，该实验的主要目的是（）A.比较不同植物的光合效率B.研究光反应与暗反应的协同关系C.探究叶绿素对光能的利用D.测定植物对CO2的吸收能力解析：光饱和点和补偿点反映植物光合作用对光照的响应规律，用于评估光能利用效率。选项A正确。该题考查实验设计原理，为中等难度题。10.在光合作用中，O2的产生与CO2的固定在空间上分离的植物类型是（）A.C3植物B.C4植物C.CAM植物D.裸子植物解析：C4和CAM植物通过特殊机制将CO2固定在特定细胞中，光反应和暗反应分离，而C3植物两者在叶肉细胞同时进行。选项B正确。该题考查不同光合途径的空间分离机制，为拔高题。二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.光合作用的光反应阶段发生在叶绿体的________中，主要产物包括ATP、NADPH和________。参考答案：类囊体薄膜；氧气解析：光反应场所是类囊体薄膜，通过水的光解和电子传递链产生ATP、NADPH，同时释放O2。该题考查光反应基本过程，覆盖教材核心内容。2.叶绿素a和叶绿素b在结构上的差异是后者多了一个________基团，这使得其吸收光谱更偏向________光。参考答案：醛；蓝绿解析：叶绿素b比a多一个醛基（-CHO），导致吸收峰向蓝绿光区域移动。该题考查色素结构差异，为基础题。3.在C4植物的景天酸代谢中，PEP羧化酶催化CO2与________结合生成________。参考答案：磷酸烯醇式丙酮酸；草酰乙酸解析：PEP羧化酶是C4途径的关键酶，催化CO2与PEP结合生成草酰乙酸。该题考查C4途径第一步，为基础题。4.光合作用暗反应的卡尔文循环中，CO2固定后，C3化合物经过________、________和磷酸化等步骤最终生成糖类。参考答案：还原；羧化解析：卡尔文循环包括CO2的羧化、C3的还原和RuBP再生三个阶段。该题考查暗反应流程，为基础题。5.当光照强度超过光饱和点时，光合作用速率不再增加的主要原因是________的供应不足。参考答案：NADPH解析：高光强下，暗反应速率跟不上光反应，导致NADPH积累，限制还原过程。该题考查光合作用限制因素，为中等难度题。6.光合色素在叶绿体中的存在形式包括________、________和叶绿素b等。参考答案：叶绿素a；类胡萝卜素解析：叶绿体色素包括叶绿素a（主要）、叶绿素b、类胡萝卜素（胡萝卜素和叶黄素）。该题考查色素分类，为基础题。7.在温室种植中，通过________和________调控，可以优化植物的光合作用效率。参考答案：光照强度；CO2浓度解析：合理调节光照和CO2浓度是提高光合效率的关键措施。该题考查实际应用，为基础题。8.CAM植物在夜间开放气孔吸收CO2，是因为其________代谢具有时空分离特性。参考答案：景天酸解析：CAM植物通过景天酸代谢在夜间固定CO2，白天关闭气孔，避免水分蒸发。该题考查CAM途径特点，为中等难度题。9.光合作用的光补偿点是指植物光合作用速率等于________的临界光照强度。参考答案：呼吸作用消耗速率解析：光补偿点表示光反应产生的氧气或有机物刚好满足呼吸作用消耗。该题考查补偿点概念，为基础题。10.植物叶片中，________主要吸收蓝紫光和红光，而________主要吸收蓝绿光。参考答案：叶绿素a；类胡萝卜素解析：叶绿素a吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素吸收蓝绿光。该题考查色素吸收光谱，为基础题。三、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.光合作用中，ATP和NADPH的合成仅发生在光反应阶段。（）解析：正确。ATP和NADPH由光反应中的光合磷酸化和电子传递链产生，暗反应中不合成。2.C4植物的叶肉细胞和维管束鞘细胞中均含有叶绿素。（）解析：正确。C4植物两种细胞均进行光合作用，但维管束鞘细胞叶绿素含量更高。3.光合作用的光补偿点随温度升高而降低。（）解析：正确。温度升高呼吸速率加快，补偿点右移。4.叶绿素b的吸收峰比叶绿素a更偏向红光区域。（）解析：错误。叶绿素b吸收峰更偏向蓝绿光，红光吸收弱于a。5.CAM植物的气孔开放时间与光合作用光反应阶段一致。（）解析：错误。CAM植物夜间开放气孔，白天关闭，光合作用与光反应不同步。6.光合作用中，水分子既是反应物也是产物。（）解析：正确。光反应中水被光解产生O2和电子，同时H+用于ATP合成。7.高温干旱环境下，C3植物比C4植物更适应。（）解析：错误。C4植物通过景天酸代谢减少水分蒸发，更适应干旱高温。8.光合色素的吸收光谱决定了植物叶片的颜色。（）解析：正确。植物反射未被吸收的光，因此呈现绿色（绿光被反射）。9.光合作用暗反应中，CO2的固定和C3的还原同时发生在叶绿体基质中。（）解析：正确。暗反应场所是叶绿体基质，包含羧化和还原两个阶段。10.光饱和点随植物生长环境（如光照强度）的变化而改变。（）解析：正确。长期生长在强光下的植物光饱和点更高。四、简答题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）1.简述光合作用光反应阶段的两个主要产物及其功能。参考答案：光反应产物包括ATP和NADPH。ATP提供能量用于暗反应C3化合物的还原，NADPH提供还原力（电子）用于同化CO2。解析：考查光反应产物及其在暗反应中的作用，需结合场所和机制说明。2.比较C3、C4和CAM三种光合途径在CO2固定方式上的主要差异。参考答案：C3植物直接在叶肉细胞中固定CO2；C4植物通过景天酸代谢将CO2固定为C4酸，再运至维管束鞘细胞；CAM植物夜间固定CO2，白天在维管束鞘细胞进行暗反应。解析：考查不同光合途径的适应性机制，需对比场所和过程。3.为什么植物叶片呈现绿色？参考答案：植物叶绿体中的叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，而绿光被反射，因此叶片呈现绿色。解析：结合色素吸收光谱和可见光原理解释。4.简述影响光合作用速率的主要环境因素及其作用机制。参考答案：主要因素包括光照强度、CO2浓度、温度和水分。光照强度影响光反应速率；CO2浓度影响暗反应速率；温度影响酶活性；水分影响气孔开闭。解析：需全面覆盖环境因素并说明作用机制。5.光合作用中，ATP和NADPH的消耗部位在哪里？参考答案：ATP和NADPH消耗于暗反应的C3化合物还原阶段，即卡尔文循环中。解析：考查暗反应代谢过程，需明确能量和电子的去向。6.为什么C4植物在高温、强光、干旱环境下比C3植物更具优势？参考答案：C4植物通过景天酸代谢将CO2浓缩在维管束鞘细胞，提高了RuBisCO的催化效率，同时减少水分蒸发，因此更适应干旱高温环境。解析：结合C4途径机制和环境适应性说明。7.光合作用的光补偿点有何实际意义？参考答案：光补偿点表示植物开始净光合作用的临界光照强度，可用于评估植物生长环境的光能利用效率，指导农业生产。解析：结合生态和农业应用说明。8.简述叶绿体中类囊体膜上电子传递链的作用。参考答案：电子传递链将光反应产生的电子从水传递至NADP+，同时驱动H+跨膜运输，形成质子梯度，用于ATP合成。解析：考查光反应核心机制，需结合场所和过程说明。五、应用题（本大题共8小题，每小题4分，共24分）1.某农场种植番茄，发现夏季高温干旱时产量下降，请分析原因并提出改进措施。参考答案：原因：高温导致气孔关闭，CO2供应不足，抑制暗反应速率；干旱加剧水分胁迫。改进措施：增加CO2施肥、喷灌降温、选择耐旱品种（如C4植物）。解析：结合环境胁迫对光合作用的影响，提出针对性解决方案。2.实验室测定某植物的光合作用曲线，发现光补偿点较高，可能的原因是什么？参考答案：可能原因：呼吸速率过高（如温度偏高）、叶绿素含量低（光能利用效率低）、气孔导度差（CO2供应不足）。解析：分析影响补偿点的因素，需结合实验数据和生理机制。3.比较C3和C4植物在CO2利用效率上的差异，并说明其生态意义。参考答案：C4植物通过景天酸代谢将CO2浓缩，提高了RuBisCO的催化效率，尤其在高温、强光、干旱环境下优势明显。生态意义：C4植物更适应干旱草原和沙漠生态系统。解析：对比两种途径的适应性，并说明生态分布差异。4.设计一个实验验证光照强度对光合作用速率的影响，简述实验步骤和预期结果。参考答案：步骤：设置不同光照强度梯度（如0、2000、4000、6000、8000勒克斯），测定净光合速率。预期结果：低光强下速率随光照增加而上升，达到光饱和点后趋于平稳。解析：考查实验设计能力，需明确变量控制和预期结果。5.某研究显示，增加CO2浓度能显著提高水稻产量，请解释其生理机制。参考答案：CO2浓度升高提高了RuBisCO的催化效率，加快暗反应速率，增加有机物积累，从而提高产量。解析：结合暗反应机制解释CO2施肥效果。6.CAM植物（如仙人掌）在沙漠中如何适应极端环境？参考答案：CAM植物通过夜间开放气孔吸收CO2，白天关闭气孔减少水分蒸发；将光合作用场所集中在维管束鞘细胞，提高CO2利用效率。解析：结合CAM途径和沙漠环境适应性说明。7.为什么温室种植中需要补充CO2？参考答案：补充CO2能提高暗反应速率，增加有机物积累，从而提高作物产量。尤其对C3植物效果显著。解析：结合CO2施肥原理和农业应用说明。8.光合作用中，如果ATP合成受阻，会对暗反应产生什么影响？参考答案：ATP合成受阻会导致NADPH积累，抑制NADP+还原酶活性，进而限制C3化合物的还原，最终降低光合速率。解析：考查光暗反应的协同关系，需结合代谢调控机制说明。【标准答案及解析】一、单项选择题1.B2.B3.C4.C5.B6.B7.C8.C9.A10.B解析：每题均需结合教材知识点，说明正确选项的理由及干扰项的迷惑点。二、填空题1.类囊体薄膜；氧气2.醛；蓝绿3.磷酸烯醇式丙酮酸；草酰乙酸4.还原；羧化5.NADPH6.叶绿素a；类胡萝卜素7.光照强度；CO2浓度8.景天酸9.呼吸作用消耗速率10.叶绿素a；类胡萝卜素解析：每题需明确填空内容，并简述考查的知识点。三