5.4 光合作用与能量转化（同步训练）（附解析）——2023—2024人教版（2019）生物高一上学期必修1

5.4 光合作用与能量转化（同步训练）
一、选择题
1.在植物工厂中，LED灯等人工光源可以为植物的生长源源不断地提供能量。从光合色素吸收光谱的角度分析，适宜的光源组合为(　　)
A.红光和绿光 B.红光和蓝光
C.黄光和蓝光 D.黄光和绿光
2.如图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图，在曲线的b→c段细胞内C3和C5积累速率的变化分别是(　　)
A.增加、增加 B.增加、减少
C.减少、减少 D.减少、增加
3.关于光合色素提取和分离实验的叙述，正确的是(　　)
A.菠菜绿叶可被用作色素提取的材料，在使用前用清水浸泡清洗，提取效果会更好
B.加入少许CaCO3能避免类胡萝卜素被破坏
C.色素分离的原理是色素易溶解于层析液
D.用某一叶黄素缺失突变体水稻叶片进行实验，分离色素时(从上往下)第二条色素带缺失
4.下图为叶绿体结构示意图，下列叙述不正确的是(　　)
A.①具有选择透过性 B.吸收光能的色素分布在②上
C.与光合作用有关的酶只分布在③中 D.叶绿体具有双层膜
5.光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是(　 )
A.叶绿体类囊体的薄膜上进行光反应和暗反应
B.叶绿体类囊体的薄膜上进行暗反应，不进行光反应
C.叶绿体基质中可进行光反应和暗反应
D.叶绿体基质中进行暗反应，不进行光反应
6.用一水生植物做如图所示的处理，不影响单位时间内产生气泡数的是(　　)
A.玻璃容器的容积 B.台灯与玻璃容器的距离
C.溶于水中的CO2的量 D.水生植物的叶片数
7.如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝细菌经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是(　　)
A.研磨时加入CaCO3会破坏叶绿素 B.层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液
C.在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作 D.实验验证了该种蓝细菌没有叶绿素b
8.某同学做“绿叶中色素提取和分离”实验所得的结果如图所示。下列分析正确的是(　　)
A.研磨叶片时可能未加碳酸钙 B.研磨叶片时可能未加二氧化硅
C.分离色素时未重复划线 D.分离色素时滤液细线触及层析液
9.无论是在植物工厂里，还是在自然界中，植物捕获光能都要依靠光合色素。下列有关叙述错误的是 (　　)
A.类胡萝卜素主要在蓝紫光区吸收光能用于光反应
B.叶片中光合色素对不同波长光的吸收会影响叶片的颜色
C.一般情况下，光合色素所利用的光都是可见光
D.纸层析法分离光合色素时，色素的含量变化不影响实验结果
10.在卡尔文循环中，为糖类合成提供能量的是(　　)
A.二氧化碳和ATP B.ATP和NADPH
C.NADP＋和水 D.水和氧气
11.现在甲、乙两试管中培养着小球藻(单细胞绿藻)，为甲提供C 18O2和H2O，为乙提供CO2和HO。在适宜的光照条件下，两试管释放的O2分别应该是(　　)
A.甲为18O2，乙为O2 B.甲、乙均为18O2
C.甲为O2，乙为18O2 D.甲、乙均为O2
12.在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射，下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是(　　)
A.红光，ATP下降 B.红光，未被还原的C3上升
B.绿光，NADPH下降 D.绿光，C5上升
13.从绿叶中提取色素,选取的最佳叶片应是(　　)
A.肥嫩多汁的叶片 B.革质叶片
C.刚刚长出来的小嫩叶 D.鲜嫩、颜色浓绿的叶片
14.在光照最强的夏季中午,由于气孔关闭,光合作用不但不能继续增强,反而下降,主要原因是(　　)
A.水分解产生的NADPH的数量不足 B.暗反应过程中C3的产生量不足
C.叶绿体利用光能合成的ATP的数量不足 D.水分含量减少
二、非选择题
15.图1表示空气中的CO2含量对某绿色植物光合作用的影响，图2表示一天24 h蔬菜大棚内CO2浓度随时间的变化曲线(水平虚线为实验开始时大棚内的CO2浓度)。据图回答下列问题。
(1)图2中光合作用强度和呼吸作用强度相等的点有　　　　　　　　，图2中积累有机物最多的点是　　　　　　　　。
(2)经过24 h后，大棚内植物有机物的含量会　　　　(填“增加”“减少”或“不变”)。据图分析原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)图1中限制N点的主要外界因素是　　　　　和　　　　　。N点时叶肉细胞叶绿体中的ADP的运动方向是　　　　　　　　　　　　　。
(4)某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验后，绘制了四种光合色素在滤纸上的分离情况(如图3所示)，据图分析，溶解度最大的色素是　　　　　(填“甲”“乙”“丙”或“丁”)。另一同学由于研磨绿叶过程中粗心大意，漏加了某些试剂或药品，导致实验结果不理想(如图4所示)，请指出该同学漏加的试剂或药品是　　　　　。
16.图1表示叶绿素分子以其侧链插入生物膜结构中,图2表示用分光光度计测定的叶绿素a分子对不同光的吸收值。请回答下列问题。
图1 图2
(1)图1所示的生物膜为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)叶绿素a主要吸收　 光。
(3)有同学认为仅根据吸收光谱图并不能判断哪些波长的光对光合作用最有效,请用以下实验材料用具进行探究。
实验材料及用具:水绵,需氧细菌,三棱镜,白色光源,显微镜等。
实验原理:水绵在光照条件下可以进行光合作用产生氧气; 　。
实验步骤:
①取一些需氧细菌放在含有一条水绵的溶液中,制成临时装片;
②将临时装片置于　　　　　　　　的环境中;
③将透过　　　　　　的光投射到临时装片上;
④观察水绵不同部位聚集的需氧细菌的多少。
实验结果及分析:根据上述实验结果,某同学画出了水绵的作用光谱与叶绿素a吸收光谱曲线,如图3所示(根据在不同波长的光下光合作用的效率绘制成的图像称为作用光谱)。
图3
两者是否完全吻合 　　　　　　,其原因可能是　 　　　　　　　　　。
参考答案及解析：
一、选择题
1.B　解析：由于叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝光，因此为了提高光合作用强度，适宜的光源组合为红光和蓝光。
2.D　解析：从图示可以看出，与b点相比，c点细胞光照强度大于b点，温度过高，植物蒸腾作用过强，导致叶片气孔关闭，二氧化碳供应减少，二氧化碳固定生成C3减少，C5积累速率增加，故b→c段细胞内C3积累速率减少。
3.D 解析：由于色素不溶于水，用清水洗绿叶不影响实验结果，A错误；加入少许CaCO3能避免叶绿素被破坏，B错误；色素分离的原理是各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，C错误；用某一叶黄素缺失突变体水稻叶片进行实验，分离色素时从上往下第二条色素带为叶黄素的色带，会缺失，D正确。
4.C 解析：叶绿体是由双层膜构成的，它们具有选择透过性，A、D正确；吸收光能的色素分布在类囊体薄膜上，即②上，B正确；与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜上和基质中，C错误。
5.D 解析：光反应是在叶绿体类囊体的薄膜上进行的，暗反应是在叶绿体的基质中进行的。
6.A 解析：台灯与玻璃容器的距离决定了光照强度，溶于水中的CO2是光合作用的原料，水生植物叶片数目决定了叶绿体数目。
7.D 解析：研磨时加入CaCO3能防止叶绿素被破坏，A项错误；层析液是有机溶剂，可由石油醚、丙酮和苯混合而成，B项错误；层析液易挥发，层析分离时烧杯上要加盖，C项错误；对照图示结果分析可知，该种蓝细菌中没有叶黄素和叶绿素b，D项正确。
8.A 解析：正常情况下叶绿素的含量多于类胡萝卜素，而图中表示叶绿素含量比类胡萝卜素含量低，可能是因为研磨时未加入CaCO3，导致叶绿素被破坏所致，A正确；研磨时若未加入SiO2，则会导致研磨不充分、提取的色素量少，各种色素相对含量都应较低，B错误；分离色素时未重复划线，则滤纸上的色素量少，各种色素相对含量都应较低，C错误；分离色素时，若滤液细线触及层析液，色素就会溶解到层析液中，可能导致在滤纸条上没有得到色素带，D错误。
9.D 解析：叶绿体色素包括类胡萝卜素和叶绿素，其中类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用于光合作用光反应阶段，A正确；叶片中光合色素对不同波长光的吸收会影响叶片的颜色，B正确；一般情况下，光合色素所利用的光都是可见光，主要吸收可见光中的蓝紫光和红光，C正确；纸层析法分离光合色素时，色素的含量变化会影响实验结果，D错误。
10.B 解析：卡尔文循环包括二氧化碳的固定和三碳化合物的循环，其中三碳化合物还原形成糖类的过程需要ATP和NADPH提供能量。
11.C 解析：光合作用释放的O2来自H2O的分解，为甲提供H2O，甲释放出的O2为O2，为乙提供HO，乙释放出的O2为18O2。
12.C 解析：叶绿体中的色素主要吸收利用红光和蓝紫光。若由白光突然改用光照强度与白光相同的红光，则光反应速率有所增强，即ATP和NADPH增加，被还原的C3增加，未被还原的C3减少，C5生成增加，C5含量上升，故A、B项错误；叶绿体色素对绿光吸收最少，若由白光突然改用光照强度与白光相同的绿光，可导致光反应速率减慢，光反应产生的NADPH和ATP减少，故短时间内NADPH含量会下降，C项正确；同理，绿光下由于NADPH和ATP含量下降，导致C3被还原为C5的速率减慢，而暗反应中CO2的固定仍以原来的速率消耗C5，故短时间内C5的含量会下降，D项错误。
13.D 解析:鲜嫩、颜色浓绿的叶片中色素含量多且易于提取,D项符合题意。
14.B 解析:夏季中午光照强度过大,叶片气孔关闭,二氧化碳进入叶片受阻,导致暗反应过程中C3的产生量下降,使光合作用强度下降。
二、非选择题
15.答案：(1)D、H　H
(2)增加　I点CO2浓度低于A点，说明光合作用合成的有机物多于细胞呼吸消耗的有机物
(3)光照强度　温度　从叶绿体基质到类囊体薄膜 (4)丁　碳酸钙(CaCO3)
解析：(1)图2中光合作用强度和呼吸作用强度相等的点有D、H。DH段光合作用强度大于呼吸作用强度，植物积累有机物，而HI段呼吸作用强度大于光合作用强度，植物消耗自身有机物，所以图2中积累有机物最多的点是H。(2)图2中I点与A点相比较，二氧化碳浓度降低，说明光合作用合成的有机物多于细胞呼吸消耗的有机物，故经过24 h后，大棚内植物有机物的含量会增加。(3)图1中N点时光合作用强度达到最大，以后随二氧化碳含量增加，光合作用强度不再增加，说明二氧化碳含量不再是限制因素，所以限制N点的主要外界因素是光照强度和温度。N点时光合速率大于呼吸速率，叶肉细胞叶绿体中的ADP由产生场所叶绿体基质向消耗场所类囊体薄膜运输。(4)色素在层析液中的溶解度越大，扩散距离越大，所以溶解度最大的是丁。图4中色素分离的结果中缺少下面两种色素，即叶绿素a、叶绿素b，这可能是研磨时漏加了碳酸钙导致。因为碳酸钙能够保护叶绿素，如不加碳酸钙，叶绿素就会被破坏。
16.答案:(1)类囊体薄膜 (2)蓝紫光和红
(3)需氧细菌会聚集在氧气含量高的部位,可以根据其聚集程度判断氧气释放速率,即光合效率　黑暗、无空气　三棱镜　不完全吻合　参与光合作用的色素除叶绿素a外,还有叶绿素b等其他色素,作用光谱反映的是这些光合作用色素共同作用的结果
解析:(1)图1所示的生物膜上有叶绿素,应是类囊体薄膜。(2)由图2可知,叶绿素主要吸收波长为400~500 nm的蓝紫光和波长为650~700 nm的红光。(3)水绵在光照条件下可以进行光合作用产生氧气,而需氧细菌会聚集在氧气含量高的部位,可以根据其聚集程度判断氧气释放速率,即光合效率。临时装片应放置在黑暗且无空气的环境中,然后将通过三棱镜的光照射到临时装片上,观察水绵的不同部位聚集的需氧细菌的多少。由图3可知,两者不完全吻合,因为在叶绿体中参与光合作用的色素除叶绿素a外,还有叶绿素b等其他色素,作用光谱反映的是这些光合作用色素共同作用的结果。