高中生物《高中全程學(xué)習(xí)方略》2025版第5章　第4節(jié)　第2課時(shí)　光合作用的原理含答案

高中生物《高中全程學(xué)習(xí)方略》2025版第5章第4節(jié)第2課時(shí)光合作用的原理含答案第2課時(shí)光合作用的原理【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.生命觀念:運(yùn)用物質(zhì)與能量觀,說出光合作用過程中物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化過程。2.科學(xué)思維:采用分析與綜合的方法,說出光反應(yīng)和暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系。3.科學(xué)探究:分析光合作用發(fā)現(xiàn)歷程,認(rèn)同科學(xué)探究的基本思路和方法?！舅季S導(dǎo)圖】必備知識(shí)·認(rèn)知導(dǎo)學(xué)一、光合作用的概念和反應(yīng)式1.光合作用概念:(1)場(chǎng)所:綠色植物的葉綠體。(2)原料:CO2和H2O。(3)能量來源:光能。(4)產(chǎn)物:(CH2O)和O2。(5)實(shí)質(zhì):合成有機(jī)物,儲(chǔ)存能量。2.化學(xué)反應(yīng)式:CO2+H2O(CH2O)+O2二、光合作用的過程1.填寫階段名稱及序號(hào)代表的物質(zhì):Ⅰ光反應(yīng);Ⅱ暗反應(yīng);①O2;②ATP;③NADPH;④C5;⑤C3。2.圖示Ⅰ階段——光反應(yīng)階段:(1)場(chǎng)所:類囊體的薄膜。(2)物質(zhì)變化:①將H2O分解為O2和H+,其中H+與NADP+結(jié)合形成NADPH。②使ADP和Pi反應(yīng)形成ATP。(3)能量變化:將光能轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存在ATP和NADPH中的化學(xué)能。3.圖示Ⅱ階段——暗反應(yīng)階段:(1)場(chǎng)所:葉綠體的基質(zhì)。(2)物質(zhì)變化:①CO2的固定:C5+CO22C3。②C3的還原:2C3(CH2O)+C5。(3)能量變化:NADPH、ATP中活躍的化學(xué)能變?yōu)橛袡C(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能?！疽曇巴匾稽c(diǎn)】光反應(yīng)中的ATP合成光合色素吸收光能將水分解成H+和O2,最終使類囊體腔中的H+濃度高于葉綠體基質(zhì),H+順濃度梯度經(jīng)ATP合成酶進(jìn)入葉綠體基質(zhì)推動(dòng)ATP合成。(如圖所示)生活一點(diǎn)通天然氧吧科研人員利用蠶絲纖維的穩(wěn)定性,提取植物中的葉綠體嵌入蠶絲蛋白中,制作出了一片完全能夠自主呼吸的樹葉“絲綢葉”。“絲綢葉”還可以用來制作燈具,照明的同時(shí)釋放氧氣,家中就是一個(gè)天然的氧吧!“絲綢葉”技術(shù)還不完美,但再小的夢(mèng)想,再小的努力,也可能做出令人難以置信的成績(jī)。【明辨是非】(畫“√”或“×”)(1)光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧來自水。(√)(2)植物在夜間不能進(jìn)行光反應(yīng),但是能長期進(jìn)行暗反應(yīng)。(×)分析:光反應(yīng)階段必須在有光條件下進(jìn)行,而暗反應(yīng)階段需光反應(yīng)提供NADPH和ATP,故暗反應(yīng)不能長期在無光環(huán)境中進(jìn)行。(3)光合作用中ATP的移動(dòng)方向是從葉綠體基質(zhì)到類囊體薄膜。(×)分析:光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP、NADPH,ATP從類囊體薄膜移向葉綠體基質(zhì)。(4)光反應(yīng)過程中葉綠體中的色素吸收的光能全部轉(zhuǎn)移到ATP中。(×)分析:光反應(yīng)過程中葉綠體中的色素吸收的光能轉(zhuǎn)移到ATP和NADPH中。(5)高等植物光合作用生成葡萄糖和固定CO2的場(chǎng)所都是葉綠體基質(zhì)。(√)關(guān)鍵能力·探究導(dǎo)思任務(wù)一光合作用的原理【探索發(fā)現(xiàn)】發(fā)現(xiàn)歷程:[創(chuàng)新思維](1)希爾的實(shí)驗(yàn)是否說明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)?說明理由。提示:能夠說明。希爾反應(yīng)是將離體葉綠體置于懸浮液中完成的,懸浮液中有H2O,沒有合成糖的另一種必需原料——CO2,因此,該實(shí)驗(yàn)說明水的光解并非必須與糖的合成相關(guān)聯(lián),暗示著希爾反應(yīng)是相對(duì)獨(dú)立的反應(yīng)階段。(2)模擬魯賓、卡門的實(shí)驗(yàn)時(shí),能不能對(duì)同一實(shí)驗(yàn)中的CO2和H2O同時(shí)進(jìn)行標(biāo)記觀察?說明理由。提示:不能,CO2和H2O中的氧同時(shí)標(biāo)記,無法分辨出氧氣中氧的來源?！練w納提升】1.光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較:項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)場(chǎng)所類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)條件光、色素等多種酶等物質(zhì)變化①水的光解②NADPH、ATP的合成①CO2的固定②C3的還原能量變化光能→ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能2.光合作用中C、H、O的轉(zhuǎn)移途徑:(1)H:3H2ONADP3H(C

3H2(2)C:14CO214C3(14CH2O)+14C5(3)O:H218O18O2C18O2C3(CH218O)3.光反應(yīng)與暗反應(yīng)的關(guān)系:(1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP、NADPH。(2)暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi、NADP+。[特別提醒]光合作用產(chǎn)物理解的三個(gè)提醒(1)水分解為氧和H+的同時(shí),被葉綠體奪去兩個(gè)電子。電子經(jīng)傳遞,可用于NADP+與H+結(jié)合形成NADPH。(2)C3是指三碳化合物——3-磷酸甘油酸,C5是指五碳化合物——核酮糖-1,5-二磷酸(RuBP)。(3)光合作用的產(chǎn)物有一部分是淀粉,還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進(jìn)入篩管,再通過韌皮部運(yùn)輸?shù)街仓旮魈?。【學(xué)以致用】1.(2024·武漢高一檢測(cè))卡爾文等用14CO2供小球藻進(jìn)行光合作用,探明CO2中的碳轉(zhuǎn)化成有機(jī)物碳的途徑,下列敘述錯(cuò)誤的是()A.用同位素標(biāo)記的化合物,化學(xué)性質(zhì)不會(huì)改變B.該實(shí)驗(yàn)的自變量是時(shí)間C.長時(shí)間給小球藻提供14CO2,14C3含量大于14C5D.用C18O2供小球藻光合作用,也可達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹窘馕觥窟xD。同位素標(biāo)記的化合物,化學(xué)性質(zhì)不會(huì)改變,A正確;該實(shí)驗(yàn)的自變量是時(shí)間,B正確;長時(shí)間給小球藻提供14CO2,14C3含量大于14C5,C正確;用C18O2供小球藻進(jìn)行光合作用,只能探明CO2中的氧轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中氧的途徑,D錯(cuò)誤。2.光合作用過程中,產(chǎn)生ADP和消耗ADP的部位在葉綠體中依次為()①外膜②內(nèi)膜③基質(zhì)④類囊體A.③② B.③④C.①② D.④③【解析】選B。本題考查光合作用過程。①外膜是葉綠體與細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的界膜,沒有參與到光合作用過程中ATP和ADP的轉(zhuǎn)化過程中;②內(nèi)膜沒有參與到光合作用過程中ATP和ADP的轉(zhuǎn)化過程中;③在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行的是光合作用的暗反應(yīng),在該過程中光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP被消耗,同時(shí)產(chǎn)生了ADP;④類囊體是光合作用光反應(yīng)的場(chǎng)所,在該過程中合成了ATP,伴隨著ADP的消耗。即ADP產(chǎn)生的部位是葉綠體基質(zhì),而ADP消耗的部位是葉綠體類囊體薄膜,B正確。3.(2024·?？诟咭粰z測(cè))卡爾文等科學(xué)家向小球藻“飼喂”一定量的14CO2,光照30s后檢測(cè)到多種帶14C標(biāo)記的化合物。將光照時(shí)間逐漸縮短至幾分之一秒時(shí)發(fā)現(xiàn),放射性出現(xiàn)在一種三碳化合物(C3)中。光照5s時(shí)發(fā)現(xiàn),放射性同時(shí)出現(xiàn)在五碳化合物(C5)和六碳糖(C6)中。僅據(jù)此實(shí)驗(yàn),以下推測(cè)最合理的是()A.CO2固定的第一個(gè)產(chǎn)物是C3B.碳轉(zhuǎn)移的路徑是CO2+C5→C3→C5C.碳轉(zhuǎn)移的路徑是C3+光→C5→C6D.碳轉(zhuǎn)移的路徑是C3+光→C6→C5【解析】選A?？栁挠?4C標(biāo)記的CO2作為原料,探究暗反應(yīng)的過程,所以不斷縮短光照時(shí)間,是為了確定被14C標(biāo)記的化合物出現(xiàn)的先后順序,由于光照5s時(shí)發(fā)現(xiàn),放射性同時(shí)出現(xiàn)在五碳化合物(C5)和六碳糖(C6)中,可推測(cè)最初形成的C3轉(zhuǎn)化成了C5和C6,CO2中C的轉(zhuǎn)移途徑為CO2→C3→C5和C6,A正確。任務(wù)二環(huán)境改變時(shí)相關(guān)物質(zhì)含量變化【情境探究】(實(shí)驗(yàn)情境)卡爾文利用小球藻作實(shí)驗(yàn)材料,通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)如果光照下突然減少CO2供應(yīng),C3急劇減少而C5增加。探究:(1)突然減少CO2供應(yīng),導(dǎo)致暗反應(yīng)中CO2的固定減少,因此生成的C3減少,消耗的C5減少,因此C3急劇減少而C5增加。(2)細(xì)胞中NADPH和ATP的含量如何變化?說明理由。提示:NADPH和ATP含量增加。因?yàn)闇p少CO2供應(yīng),導(dǎo)致暗反應(yīng)減弱,消耗的NADPH和ATP減少,而短期內(nèi)光反應(yīng)速率不變,生成NADPH和ATP的速率不變,因此細(xì)胞中NADPH和ATP含量增加。【歸納提升】1.環(huán)境條件改變時(shí)光合作用中各物質(zhì)含量的變化:2.光合作用過程中相關(guān)物質(zhì)的變化規(guī)律:【學(xué)以致用】1.綠色植物葉肉細(xì)胞的光合作用包括光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段,在光合作用過程中,若突然停止光照,則下列短時(shí)間內(nèi)有關(guān)物質(zhì)含量的變化正確的是()A.C3升高,C5下降B.ATP升高,NADPH下降C.ADP升高,C3下降D.NADPH下降,C5上升【解析】選A。本題考查突然停止光照,光合作用過程相關(guān)物質(zhì)含量變化。正在進(jìn)行光合作用的葉肉細(xì)胞突然停止光照,則光反應(yīng)階段的產(chǎn)物ATP和NADPH含量都會(huì)下降,C3由于ATP和NADPH的減少而還原速率下降,短時(shí)間內(nèi)CO2固定形成C3的速率不變,故C3含量升高,同時(shí)C5含量減少。由于光反應(yīng)停止,不再消耗ADP形成ATP,所以ADP增加。綜上所述,A正確,B、C、D錯(cuò)誤。2.(2024·亳州高一檢測(cè))用一定濃度的NaHSO4溶液噴灑到小麥葉片上,短期內(nèi)檢測(cè)到葉綠體中C3的含量下降,C5的含量上升。NaHSO4溶液的作用可能是()A.促進(jìn)葉綠體中水的光解B.促進(jìn)葉綠體中CO2的固定C.破壞葉綠體的類囊體薄膜D.破壞氣孔,使CO2進(jìn)出不受限制【解析】選A。若NaHSO4促進(jìn)葉綠體中水的光解,則ATP和NADPH產(chǎn)生增加,因而能夠使暗反應(yīng)的C3還原加快,而CO2的固定暫時(shí)不變,因而會(huì)引起C3的含量下降,C5的合成量增加,A符合題意;NaHSO4若促進(jìn)葉綠體中CO2的固定,C3的合成量增加,C3的還原暫時(shí)不變,C3消耗量不變,則C3的含量上升,C5的合成量不變,C5消耗量增加,則C5的含量下降,B不符合題意;若NaHSO4破壞葉綠體的類囊體薄膜,會(huì)導(dǎo)致光反應(yīng)下降,NADPH和ATP含量減少,C3的還原減慢,CO2的固定暫時(shí)不變,C3的消耗量減少,C3合成量不變,則C3的含量上升,C5的合成量減少,C5消耗量不變,則C5的含量下降,C不符合題意;若NaHSO4破壞氣孔,使CO2進(jìn)出不受限制,能夠使CO2的固定加快,C3的還原暫時(shí)不變,C3的合成量增加,C3消耗量不變,則C3的含量上升,C5的合成量不變,C5消耗量增加,則C5的含量下降,D不符合題意?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】如圖表示夏季晴朗的白天植物葉綠體中C3和C5的相對(duì)含量隨一種環(huán)境因素的改變而產(chǎn)生的變化,下列對(duì)這一環(huán)境因素的改變分析正確的是()A.突然停止光照B.突然增加CO2濃度C.降低環(huán)境溫度D.增加光照強(qiáng)度【解析】選D。本題考查環(huán)境條件改變時(shí)光合作用過程相關(guān)物質(zhì)含量的變化。突然停止光照,光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP減少,被還原的C3減少,生成的C5減少,而CO2被C5固定形成C3的過程不變,故C3的含量將增加,C5的含量將減少,A錯(cuò)誤;突然增加CO2濃度,CO2被C5固定形成的C3增加,則消耗的C5增加,故C5的含量將減少,B錯(cuò)誤;降低環(huán)境溫度,光合作用的過程均會(huì)變慢,故C3和C5的含量都將減少,C錯(cuò)誤;增加光照強(qiáng)度,光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP增多,被還原的C3增多,生成的C5增多,而CO2被C5固定形成C3的過程不變,故C3的含量將減少,C5的含量將增加,D正確。3.如圖是光合作用基本過程示意簡(jiǎn)圖,①②表示場(chǎng)所,Ⅰ和Ⅱ表示反應(yīng)階段,A、B、C代表物質(zhì),回答下列問題:(1)光合作用暗反應(yīng)階段是_Ⅱ_(填Ⅰ或Ⅱ)。

【解析】(1)光合作用根據(jù)是否需要光能,分為光反應(yīng)和暗反應(yīng);據(jù)圖分析,暗反應(yīng)階段是Ⅱ,包括CO2的固定和C3的還原。(2)圖中①是__類囊體(薄)膜_,其上含有的葉綠素主要吸收__紅光和藍(lán)紫_光,提取綠葉中色素可使用__無水乙醇_。

【解析】(2)圖中①是類囊體(薄)膜,其上含有的葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光,由于色素能溶解在無水乙醇中,故提取綠葉中色素可使用無水乙醇。(3)圖中B是__NADPH/還原型輔酶Ⅱ__;其作用是__還原C3(還原劑)__、__為C3還原提供能量_。

【解析】(3)圖中B是NADPH,作用是還原C3(還原劑)、為C3還原提供能量。(4)魯賓和卡門用同位素示蹤的方法,證明光合作用中氧氣的來源,下列實(shí)驗(yàn)材料選擇正確的是(C)A.甲組植物提供H218O和CO2,乙組植物提供H2O和14B.甲組植物提供H2O和CO2,乙組植物提供H218O和C18C.甲組植物提供H218O和CO2,乙組植物提供H2O和C18D.甲組植物提供H2O和14CO2,乙組植物提供H2O和C18O2【解析】(4)魯賓和卡門用同位素示蹤的方法證明光合作用中氧氣的來源的實(shí)驗(yàn)中,選擇的實(shí)驗(yàn)材料為甲組植物提供H218O和CO2,乙組植物提供H2O和C18O學(xué)科素養(yǎng)·創(chuàng)新導(dǎo)練【命題情境】光合作用產(chǎn)物運(yùn)輸植物光合作用合成的糖類會(huì)從葉肉經(jīng)果柄運(yùn)輸?shù)焦麑?shí)。在夏季晴朗的白天,科研人員用14CO2供給某種綠色植物的葉片進(jìn)行光合作用,一段時(shí)間后測(cè)定葉肉、果柄和果實(shí)中糖類的放射性強(qiáng)度,結(jié)果如表所示。部位放射性強(qiáng)度(相對(duì)值)葡萄糖果糖蔗糖葉肉36428果柄很低很低41果實(shí)363626【命題設(shè)計(jì)】(1)考查科學(xué)探究能力。本實(shí)驗(yàn)在探究糖類的運(yùn)輸和變化規(guī)律時(shí)運(yùn)用了放射性同位素標(biāo)記法。

【解析】(1)根據(jù)題意和題表分析可知,實(shí)驗(yàn)在探究糖類的運(yùn)輸和變化規(guī)律時(shí)運(yùn)用了放射性同位素標(biāo)記法。(2)考查科學(xué)思維中的歸納與概括能力。推測(cè)光合作用合成的糖類主要以蔗糖的形式從葉肉運(yùn)輸?shù)焦麑?shí),理由是果柄中蔗糖的放射性強(qiáng)度較高,而葡萄糖和果糖的放射性強(qiáng)度很低。

【解析】(2)表中果柄中蔗糖的放射性強(qiáng)度較高,而葡萄糖和果糖的放射性強(qiáng)度很低,說明光合作用合成的糖類主要以蔗糖的形式從葉肉運(yùn)輸?shù)焦麑?shí)。(3)考查科學(xué)思維中的演繹與推理能力。在上述實(shí)驗(yàn)中,如果在植物進(jìn)行光合作用一段時(shí)間后,突然停止光照,同時(shí)使植物所處的溫度下降,短時(shí)間內(nèi)該植物葉肉細(xì)胞中14C3的放射性強(qiáng)度基本不變,分析其原因是停止光照,NADPH和ATP的含量降低,低溫抑制了酶的活性,14C3的消耗速率與合成速率均減慢。

【解析】(3)在植物進(jìn)行光合作用一段時(shí)間后,突然停止光照,同時(shí)使植物所處的溫度下降,NADPH和ATP的含量降低,低溫抑制了酶的活性,14C3的消耗速率與合成速率均減慢,所以14C3的放射性強(qiáng)度基本不變。課時(shí)鞏固訓(xùn)練,請(qǐng)使用“課時(shí)過程性評(píng)價(jià)二十一”第3課時(shí)光合作用原理的應(yīng)用【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.科學(xué)思維:構(gòu)建模型,列舉影響光合作用的因素。2.科學(xué)探究:設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響。3.社會(huì)責(zé)任:應(yīng)用光合作用的原理,指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)?！舅季S導(dǎo)圖】必備知識(shí)·認(rèn)知導(dǎo)學(xué)一、光合作用強(qiáng)度1.概念:植物在單位時(shí)間內(nèi)通過光合作用制造糖類的數(shù)量。2.表示方法:單位時(shí)間內(nèi)光合作用制造3.影響因素:(1)原料——水、CO2,如環(huán)境中CO2濃度、葉片氣孔開閉等。(2)動(dòng)力——光能,如光照強(qiáng)度、波長等。(3)場(chǎng)所——葉綠體,如無機(jī)營養(yǎng)、病蟲害等。(4)酶——影響酶活性的因素,如溫度等。二、化能合成作用1.概念:利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(jī)物的合成作用。2.實(shí)例:硝化細(xì)菌能量來源:將生活一點(diǎn)通陰生植物和陽生植物自然界中的植物根據(jù)對(duì)光照強(qiáng)度的需求分為陰生植物和陽生植物。陰生植物的光飽和點(diǎn)和補(bǔ)償點(diǎn)較低,有較大的基粒,基粒片層數(shù)目多,葉綠素含量較高,能在較低光照強(qiáng)度下充分地吸收光線,當(dāng)光照強(qiáng)度過大時(shí),陰生植物光合作用速率下降甚至?xí)劳?。【明辨是非?畫“√”或“×”)(1)光照強(qiáng)度會(huì)影響光反應(yīng),但是不會(huì)影響暗反應(yīng)。(×)分析:光照強(qiáng)度會(huì)影響NADPH和ATP的含量,進(jìn)而影響暗反應(yīng)中C3的還原。(2)溫度可以通過影響酶的活性來影響光合作用強(qiáng)度。(√)(3)葉片氣孔開閉會(huì)影響光合作用原料CO2的供應(yīng)量進(jìn)而影響光合作用強(qiáng)度。(√)(4)硝化細(xì)菌不能通過光合作用制造有機(jī)物,因此它不是自養(yǎng)生物。(×)分析:硝化細(xì)菌通過化能合成作用制造有機(jī)物,也屬于自養(yǎng)生物。(5)農(nóng)作物的產(chǎn)量?jī)H取決于光合作用強(qiáng)度大小。(×)分析:農(nóng)作物的產(chǎn)量取決于光合作用強(qiáng)度與呼吸速率的差值。關(guān)鍵能力·探究導(dǎo)思任務(wù)一探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響【實(shí)驗(yàn)探究】1.實(shí)驗(yàn)原理:(1)葉片細(xì)胞間隙含有空氣,上浮葉片下沉O2充滿細(xì)胞間隙,葉片上浮。(2)根據(jù)單位時(shí)間圓形小葉片浮起的數(shù)量的多少,探究光照強(qiáng)度與光合作用強(qiáng)度的關(guān)系。2.實(shí)驗(yàn)步驟:取材器材:排氣器材:注射器沉水條件:放在分組:3只小燒杯中加入富含CO2的清水和10片圓形小葉片光照:調(diào)節(jié)小燒杯與光源之間的距離,調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度,設(shè)置強(qiáng)、中、弱三種光照觀察并記錄:同一時(shí)間段內(nèi)各實(shí)驗(yàn)裝置中圓形小葉片浮起的數(shù)量3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論:(1)結(jié)果:光照越強(qiáng),燒杯內(nèi)圓形小葉片浮起的數(shù)量越多。(2)結(jié)論:一定范圍內(nèi),隨著光照強(qiáng)度的不斷增強(qiáng),光合作用強(qiáng)度不斷增強(qiáng)。[創(chuàng)新思維]1.在實(shí)驗(yàn)中,葉片下沉的原因是什么?光照后葉片為什么上浮?提示:抽出氣體后,細(xì)胞間隙充滿水,葉片下沉;光照后,葉片進(jìn)行光合作用,細(xì)胞間隙又充滿氣體,葉片上浮。2.探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響時(shí),為什么用LED燈而不是普通的白熾燈?提示:普通的白熾燈會(huì)產(chǎn)生熱量,LED是一種冷光源,可避免實(shí)驗(yàn)過程中溫度發(fā)生變化影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。【歸納提升】1.實(shí)驗(yàn)裝置分析:(1)自變量——光照強(qiáng)度:通過調(diào)整臺(tái)燈與燒杯之間的距離來調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度的大小。(2)中間盛水的玻璃柱的作用:吸收燈光的熱量,避免光照對(duì)燒杯內(nèi)水溫產(chǎn)生影響。(3)因變量——光合作用強(qiáng)度:可通過觀測(cè)單位時(shí)間內(nèi)被抽去空氣的圓形小葉片上浮的數(shù)量或者是浮起相同數(shù)量的葉片所用的時(shí)間長短來衡量光合作用的強(qiáng)弱。2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析:結(jié)果原因圖示葉片沉到水底只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,吸收氧氣,產(chǎn)生的二氧化碳較易溶于水光合作用強(qiáng)度小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,吸收氧氣光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,不吸收也不釋放氧氣葉片上浮光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,葉片中氧氣增多[特別提醒]O2的釋放量不等于O2的產(chǎn)生量(1)關(guān)系式:O2的釋放量=O2的產(chǎn)生量-呼吸消耗O2的量(2)分析:當(dāng)光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度時(shí),葉綠體光合作用產(chǎn)生的O2有兩個(gè)去向:①進(jìn)入線粒體,參與有氧呼吸;②釋放到外界?！緦W(xué)以致用】1.生長旺盛的葉片,剪成相同大小的小塊,抽去葉內(nèi)氣體,作如圖所示處理,這4個(gè)處理中,沉入底部的葉片小塊最先浮起的是()【解析】選C。本題考查溫度和二氧化碳濃度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響。A項(xiàng)中25℃時(shí),溫度適宜,有光照,但水為“煮沸過的自來水”,其中二氧化碳含量少,所以光合作用產(chǎn)生的氧氣少,葉片小塊上浮慢,A不符合題意;B項(xiàng)中在0℃的條件下酶的活性很低,在光照條件下,葉片進(jìn)行光合作用產(chǎn)生的氧氣很少,葉片小塊浮起很慢,B不符合題意;C項(xiàng)中25℃時(shí),溫度適宜,在光照條件下,葉片進(jìn)行光合作用,產(chǎn)生氧氣,葉片小塊最先浮起,C符合題意;D項(xiàng)中沒有光照,不能進(jìn)行光合作用,不產(chǎn)生氧氣,葉片小塊不能浮起,D不符合題意。2.(2024·長沙高一檢測(cè))某研究小組利用西林瓶、膠塞、帶有紅色液滴指示的靜脈輸液器針頭,探究不同環(huán)境因素對(duì)植物光合作用強(qiáng)度的影響。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.本實(shí)驗(yàn)裝置可以用來探究光照強(qiáng)度、溫度等因素對(duì)植物光合作用強(qiáng)度的影響B(tài).探究不同溫度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響,可在室外利用早、中、晚溫度的不同分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)C.本實(shí)驗(yàn)測(cè)得的單位時(shí)間內(nèi)紅色液滴的移動(dòng)距離可以間接代表該植物的凈光合作用強(qiáng)度D.利用此裝置進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)時(shí),無須將每組實(shí)驗(yàn)的紅色液滴的起始位置保持一致【解析】選B。影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素有光照強(qiáng)度、溫度、CO2濃度等,本實(shí)驗(yàn)裝置可以用來探究光照強(qiáng)度、溫度等因素對(duì)植物光合作用強(qiáng)度的影響,A正確;探究不同溫度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響,需要使得溫度為單一變量,在室外利用早、中、晚溫度的不同分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn),除溫度不同外,光照強(qiáng)度也是不同的,B錯(cuò)誤;本實(shí)驗(yàn)測(cè)得的單位時(shí)間內(nèi)紅色液滴的移動(dòng)距離表示的是O2的釋放量,即代表該植物的凈光合作用強(qiáng)度,C正確;利用此裝置進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)時(shí),無須將每組實(shí)驗(yàn)的紅色液滴的起始位置保持一致,實(shí)驗(yàn)過后紅色液滴的刻度與實(shí)驗(yàn)初始時(shí)紅色液滴的刻度之差即代表O2的釋放量,D正確?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】如圖表示測(cè)定金魚藻光合作用強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)密閉裝置,氧氣傳感器可監(jiān)測(cè)O2濃度的變化,下列敘述錯(cuò)誤的是()A.該實(shí)驗(yàn)探究不同單色光對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響B(tài).加入NaHCO3溶液是為了吸收呼吸作用釋放的CO2C.拆去濾光片,單位時(shí)間內(nèi),氧氣傳感器測(cè)到的O2濃度高于單色光下測(cè)到的O2濃度D.若將此裝置放在黑暗處,可測(cè)定金魚藻的細(xì)胞呼吸作用強(qiáng)度【解析】選B。本題考查探究影響光合作用強(qiáng)度的因素實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)的自變量是不同單色光,因變量是釋放的O2濃度(代表光合作用強(qiáng)度),故實(shí)驗(yàn)的目的是探究不同單色光對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響,A正確;加入NaHCO3溶液是為了提供光合作用需要的CO2,B錯(cuò)誤;相同條件下,自然光下比單色光下的光合作用要強(qiáng),因此拆去濾光片,單位時(shí)間內(nèi),氧氣傳感器測(cè)到的O2濃度高于單色光下測(cè)到的O2濃度,C正確;若將此裝置放在黑暗處,金魚藻只進(jìn)行呼吸作用,氧氣傳感器可測(cè)出O2的消耗情況,從而測(cè)定金魚藻的呼吸作用強(qiáng)度,D正確。任務(wù)二影響光合作用強(qiáng)度的因素和應(yīng)用【情境探究】(生活情境)溫室,又稱暖房。能透光、保溫,是用來栽培植物的設(shè)施。在不適宜植物生長的季節(jié),生產(chǎn)出人們需要的蔬菜等植物。它讓我們?cè)诤涞募竟?jié)吃上新鮮的蔬菜。探究:(1)傳統(tǒng)的溫室通常在晴朗的下午進(jìn)行“放氣”(打開溫室的部分地方進(jìn)行通氣)處理,這種做法的目的是降低溫室中的O2濃度和提高CO2濃度,從而降低呼吸速率和提高光合作用強(qiáng)度。(2)如果遇到連續(xù)陰雨天氣,溫室中的蔬菜會(huì)減產(chǎn),請(qǐng)你幫助溫室種植戶解決這個(gè)問題。提示:可以在溫室內(nèi)安裝LED燈,進(jìn)行補(bǔ)光處理?！練w納提升】1.光照強(qiáng)度:(1)原理:光照強(qiáng)度通過影響植物的光反應(yīng)進(jìn)而影響光合作用速率。(2)模型及曲線分析:A點(diǎn)光照強(qiáng)度為0時(shí),只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,CO2的釋放量可代表呼吸速率AB段隨著光照強(qiáng)度增大,光合速率逐漸增大,CO2釋放量逐漸減少,此段呼吸速率大于光合速率B點(diǎn)光合作用速率等于呼吸速率,此時(shí)的光照強(qiáng)度為光補(bǔ)償點(diǎn)BC段隨著光照強(qiáng)度增大,光合速率也不斷增大,此段光合速率大于呼吸速率,凈光合速率大于0C點(diǎn)C點(diǎn)后光合作用速率不再隨著光照強(qiáng)度的改變而改變,C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度為光飽和點(diǎn)(3)應(yīng)用:①陰雨天,在溫室大棚生產(chǎn)過程中,適當(dāng)增加光照強(qiáng)度,可以提高光合速率,使作物增產(chǎn)。②一般陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)都比陽生植物的低,間作套種,可合理利用光能。2.CO2濃度:(1)原理:CO2濃度通過影響暗反應(yīng)階段,進(jìn)而影響光合作用速率。(2)模型及曲線分析:關(guān)鍵點(diǎn)分析:CO2濃度光合作用強(qiáng)度0光合作用強(qiáng)度為0,此時(shí)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,A代表呼吸速率0.01%光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸速率,此時(shí)的CO2濃度為CO2補(bǔ)償點(diǎn)0~0.06%隨著CO2濃度的增加,光合作用強(qiáng)度增加0.06%光合作用強(qiáng)度達(dá)到最大值,此時(shí)的CO2濃度為CO2飽和點(diǎn)(3)應(yīng)用:①栽種農(nóng)作物時(shí)“正其行,通其風(fēng)”,增大CO2濃度,從而提高光合作用速率。②在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可通過增施農(nóng)家肥等措施來增大CO2濃度,提高光合作用速率。3.密閉玻璃罩內(nèi)CO2濃度與時(shí)間的關(guān)系:(1)模型:(2)曲線分析:AC段:無光照,植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸。BC段:溫度降低,細(xì)胞呼吸減弱。CD段:4時(shí)后,有微弱光照,開始進(jìn)行光合作用,但光合作用強(qiáng)度小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。D點(diǎn):隨光照增強(qiáng),光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。DH段:光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。其中EF段出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象。H點(diǎn):隨光照減弱,光合作用強(qiáng)度下降,此時(shí)光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。HJ段:光照繼續(xù)減弱,光合作用強(qiáng)度小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,直至光合作用完全停止。4.自然環(huán)境中一晝夜CO2吸收和釋放變化:(1)模型:(2)曲線分析:b點(diǎn):凌晨2~4時(shí),溫度降低,細(xì)胞呼吸減弱,CO2釋放減少。c點(diǎn):有微弱光照,植物開始進(jìn)行光合作用。cd段:光合速率小于呼吸速率。d點(diǎn):上午7時(shí)左右,光合速率等于呼吸速率。dh段:光合速率大于呼吸速率。f點(diǎn):溫度過高,部分氣孔關(guān)閉,出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象。h點(diǎn):下午6時(shí)左右,光合速率等于呼吸速率。hi段:光合速率小于呼吸速率。ij段:無光照,光合作用停止,只進(jìn)行細(xì)胞呼吸?！緦W(xué)以致用】1.駐守高海拔地區(qū)的邊防戰(zhàn)士通過大棚種植技術(shù)解決了新鮮蔬菜短缺問題。下列措施不能增加蔬菜產(chǎn)量的是()A.適當(dāng)增加大棚的CO2濃度B.適當(dāng)延長大棚的光照時(shí)間C.適當(dāng)減小大棚內(nèi)晝夜溫差D.進(jìn)行合理灌溉和施肥【解析】選C。本題考查光合作用原理的應(yīng)用。CO2是光合作用的原料之一,增加大棚的CO2濃度,可增加光合作用速率,蔬菜產(chǎn)量會(huì)增加,A不符合題意;光合作用需要在光照條件下進(jìn)行,因此延長光照時(shí)間,可以增加有機(jī)物產(chǎn)量,B不符合題意;夜晚沒有光照,只進(jìn)行呼吸作用,消耗有機(jī)物,若減小大棚內(nèi)晝夜溫差,夜間有機(jī)物的消耗增多,凈光合作用積累的有機(jī)物減少,蔬菜產(chǎn)量會(huì)下降,C符合題意;光合作用需要無機(jī)鹽,如氮肥、磷肥等,因此合理灌溉和施肥有助于蔬菜增收,D不符合題意。2.(2024·龍巖高一檢測(cè))下圖是大棚番茄在24小時(shí)內(nèi)測(cè)得的CO2含量和CO2吸收速率的變化曲線圖,下列有關(guān)敘述正確的是()A.a時(shí)CO2釋放量減少可能是由于溫度升高,細(xì)胞呼吸強(qiáng)度減弱B.d時(shí)由于溫度過高,蒸騰作用過強(qiáng)導(dǎo)致部分氣孔關(guān)閉,CO2供應(yīng)減少C.如果N點(diǎn)高于M點(diǎn),說明經(jīng)過一晝夜,植物體內(nèi)的有機(jī)物總量增加D.番茄細(xì)胞時(shí)刻進(jìn)行細(xì)胞呼吸,而進(jìn)行光合作用的時(shí)間只有ce段【解析】選B。ab表示只進(jìn)行呼吸作用,a時(shí)溫度降低導(dǎo)致細(xì)胞呼吸減弱,CO2釋放量減少,A錯(cuò)誤;d時(shí)氣溫高,蒸騰作用過強(qiáng)導(dǎo)致部分氣孔關(guān)閉,CO2供應(yīng)不足,光合速率下降,B正確;如果N點(diǎn)高于M點(diǎn),說明經(jīng)過一晝夜,植物體內(nèi)的有機(jī)物總量減少,C錯(cuò)誤;番茄通過光合作用制造有機(jī)物的時(shí)間是bf段,ce段光合作用大于呼吸作用,有機(jī)物積累,D錯(cuò)誤。3.(2024·濟(jì)寧高一檢測(cè))研究者選取西瓜幼苗進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果如下圖所示,下列推斷不正確的是()A.A點(diǎn)表示光合作用速率與呼吸作用速率相等,此時(shí)葉肉細(xì)胞中合成ATP的細(xì)胞器有線粒體、葉綠體B.B點(diǎn)時(shí),光合作用制造的有機(jī)物等于呼吸作用消耗的有機(jī)物C.光合酶對(duì)溫度的敏感度比呼吸酶高D.溫室栽培該植物,為獲得最大經(jīng)濟(jì)效益,溫度應(yīng)控制在20℃【解析】選B。A點(diǎn)時(shí),葉肉細(xì)胞進(jìn)行的光合作用和呼吸作用都可以產(chǎn)生ATP,因此產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器有葉綠體和線粒體,A正確;B點(diǎn)表示光合速率是呼吸速率的兩倍,B錯(cuò)誤;據(jù)圖分析,光合作用與呼吸作用的相關(guān)酶的活性不同,在一定溫度范圍內(nèi),光合速率變化幅度大于呼吸速率變化幅度,光合酶對(duì)溫度的敏感度比呼吸酶高,C正確;圖中實(shí)線表示凈光合速率,CD段凈光合速率較大,因此為獲得最大經(jīng)濟(jì)效益,溫度應(yīng)控制在20℃,D正確。學(xué)科素養(yǎng)·創(chuàng)新導(dǎo)練【命題情境】蕨麻的光合作用蕨麻也叫“人參果”,具有很高的營養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值?？蒲泄ぷ髡邽榱搜芯扛咴涞貐^(qū)蕨麻的光合作用效率和外界影響因素,選擇若爾蓋草原(位于青藏高原東部邊緣,年平均氣溫1.7℃)中高寒草地和高寒濕地兩個(gè)典型生態(tài)系統(tǒng)對(duì)植物的光合速率進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn),結(jié)果如圖所示。【命題設(shè)計(jì)】(1)考查科學(xué)探究能力。若要獲取總光合速率的數(shù)據(jù),還需在_黑暗_條件下測(cè)量蕨麻的__呼吸速率__。

【解析】(1)總光合速率=凈光合速率+呼吸速率,呼吸速率需要在黑暗條件下測(cè)得。(2)考查科學(xué)思維中的模型和建模能力。在8:00~18:00,草地蕨麻比濕地蕨麻的凈光合速率___低___(填“高”或“低”);圖中曲線出現(xiàn)c1、c2的原因可能是______光照過強(qiáng),氣溫過高,植株氣孔部分關(guān)閉,植物吸收CO2的能力減弱,暗反應(yīng)速率下降______。