考点5 光合作用和生物固氮

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【考点5】光合作用和生物固氮

1.( 2010·安徽合肥模拟)下列有关科学家的经典研究中，采取了同位素示踪法的是( )

①恩格尔曼发现光合作用的部位②证明植物进行光合作用时光能转换为化学能

③鲁宾和卡门证明光合作用释放的O2④CO2的固定过程中碳元素的转移途径

⑤分泌蛋白的合成与运输——证明细胞器之间的协调配合

A.①③④

B.②④⑤

C.①②④⑤

D.③④⑤

【解析】选D。本题考查同位素示踪法的应用。鲁宾和卡门用18O分别标记CO2和H2O，证明光合作用释放的O2来自于H2O。科学家用14C标记CO2，探明碳元素的转移途径。用15N标记氨基酸，证明分泌蛋白的合成需要内质网和高尔基体等细胞器之间协调配合。

2.（2010·九江模拟）把经过相同时间饥饿处理同种长势相近的植物放在透明玻璃钟罩内 (密封)，钟罩

内的烧杯中放有不同物质，如下图所示。探究光合作用是否需要CO2，以及探究CO2浓度对光合速率的影响的实验装置分别是（）

A.①②；③④

B.①③；①④

C.①④；②③

D.③④；①③

【解析】选A。氢氧化钠可以吸收二氧化碳，则①和②证明植物进行光合作用需要二氧化碳，碳酸氢钠能够提供二氧化碳，故③和④证明二氧化碳浓度对光合速率的影响。本实验以CO2的有无作为单一变量，还要考虑对照原则等。

3.（2010·上饶模拟）取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器打出若干圆片，圆片平均分成甲、

乙、丙三组，每组各置于一个密闭装置内，并分别给予a、b、c三种不同强度的光照，其他条件一致。

照光相同时间后，测得各装置内氧气的增加量如图所示，下列叙述错误的是（）

A.装置内增加的氧气来自于水

B.光照强度为a 时，光合作用停止

C.丙组装置内的CO 2含量照光后比照光前低

D.该图反映了光合作用强度与光照强度的关系

【解析】选B 。本题考查光合作用强度与光照强度的关系。水光解产生氧气，随着光照强度增加而增大，且CO 2消耗量会逐渐增多。在光照强度为a 时，光合作用没有停止，只是光合作用较弱，所产生的O 2被细胞呼吸利用。

4．（2010·金华模拟）下图表示植物体内的某些代谢过程及物质变化。据图判断，下列叙述不正确的是( )

A.X 代表光合作用中产生的三碳化合物，Y 物质可代表丙酮酸

B.①、④过程可以产生还原性氢，②过程需要消耗还原性氢

C.①过程发生在细胞质基质中，②过程发生在叶绿体基质中

D.②过程所需要的能量可由线粒体提供

【解析】选D 。本题主要考查光合作用过程。①表示在细胞质基质中，糖类分解产生丙酮酸（Y ）和[H]；④表示丙酮酸分解产生CO 2和[H]。③表示CO 2固定,产生三碳化合物（X ）；②表示在叶绿体基质中，三碳化合物还原成糖类，这一过程所消耗的能量来自光反应产生的ATP 。

5.（2010·黄冈模拟）下图表示20℃时玉米光合作用强度与光照强度的关系，S 1、S 2、S 3表示图中所示区

域的面积，下列说法中不正确的是（ ）

糖

A.S1+S3表示玉米呼吸作用消耗的有机物量

B.S2+S3表示玉米光合作用产生的有机物总量

C.若土壤中缺Mg,则B点右移，D点左移

D.S2-S3表示玉米光合作用有机物的净积累量

【解析】选D。本题考查合作用强度与光照强度的关系。如图所示，纵坐标CO2吸收量表示光合强度，CO2为负值表示呼吸强度，则S1+S3表示玉米呼吸作用消耗的有机物量，S2+S3表示玉米光合作用产生的有机物总量，玉米光合作用有机物的净积累量为（S2+S3）—（S1+S3）= S2—S1。B点为光补偿点，D点为光饱和点，缺镁条件下，植物光合作用强度低，达到最大光合强度时，光照强度较低，D点左移；

光合作用与呼吸作用相等时，则B点右移.

6.（2010·益阳模拟）将一植物放在密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养，用CO2浓度测定仪测得了该玻

璃罩内CO2浓度的变化情况，绘成下图的曲线，下列有关说法正确的是（）

①BC段较AB段CO2浓度增加减慢，是因为低温使植物呼吸作用减弱

②CO2浓度下降从DE段开始说明植物开始进行光合作用

③FG段CO2浓度下降不明显,是因为气孔关闭，叶片对CO2的吸收减少

④H点CO2浓度最低，说明此时植物对CO2的吸收最多，光合作用最强

A.①②

B.③④

C.①③

D.②④

【解析】选C。本题通过CO2含量变化考查光合作用与细胞呼吸的关系。在一天中0～4时，植物只能进行呼吸作用，而不能进行光合作用，由于温度较低，植物呼吸作用较弱，故①对。在D点前，光合作用较弱，呼吸作用较强；DE段表示光合作用增强，消耗CO2增多，则②错。在10～14时，因气温较高，气孔关闭，叶片对CO2的吸收减少，则光合作用减弱，③对。18时左右，由于光照减弱，H点时虽然CO2浓度最低，但光合作用不会是一天中最强的时候，则④错。

7.（2010·广元模拟）将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室 CO2 浓度，在适宜光照强度下

测定叶片光合作用的强度（以CO2吸收速率表示），测定结果如下图。下列相关叙述，正确的是（）

A.如果光照强度适当降低，a点左移，b点左移

B.如果光照强度适当降低，a点左移，b点右移

C.如果光照强度适当增强，a点右移，b点右移

D.如果光照强度适当增强，a点左移，b点右移

【解析】选D。本题考查光照强度与CO2浓度对光合作用的影响。分析曲线图可知，a点时，CO2吸收速率为0，此时叶片光合作用强度等于呼吸作用强度，b点时，CO2吸收速率最大，CO2浓度达到饱和点。

当光照强度适当增强时，光合作用增强，由于呼吸作用强度不变，此时CO2浓度只有小于a点时的浓度，才能使叶片光合作用强度等于呼吸作用强度，故a点左移。光照强度增强，光能增多，光反应增强，CO2浓度成为限制光合作用达到最大值的主要因素，CO2浓度只有大于b点时的浓度，光合作用强度才能达到最大值，故b点右移。

8.（2010·天津模拟）用某种大小相似的绿色植物叶片，分组进行光合作用实验：已知叶片实验前重量，

在不同温度下分别暗处理1h，测其重量变化，立即再光照1h（光强度相同），再测其重量变化。得到如下结果：

以下说法错误的是（）

A.该叶片呼吸作用酶的最适温度约为29℃

B.光照时，第一、二、三组释放的氧气量相等

C.光照时，第四组光合作用强度大于呼吸作用强度

D.光照时，第四组合成葡萄糖总量为３mg

【解析】选 B。本题以实验为背景考查光合作用的影响因素。暗处理后，叶片重量的变化是呼吸作用消耗葡萄糖而引起的，在进行光合作用的同时，还要进行呼吸作用。温度为29℃时，酶的活性最高，重量变化最大，故该叶片呼吸作用酶的最适温度约为29℃，A项对。光照时，虽然第一、二、三组光照后与暗处理前重量变化相同，但是呼吸强度和处理的温度不同，所以释放的氧气量不会相等，则B项错。

光照时，第四组合成葡萄糖总量为1+1+1=３mg，即光合作用强度为3，因呼吸作用强度为1，则光合作用强度大于呼吸作用强度，C项、D项对。

9．（2010·池州模拟）下图是测定叶片光合作用强度装置的示意图，其中叶室为透明玻璃材料制成。在适宜进行光合作用的环境中，测定叶室内的C02减少值为P，若该时段叶室内叶片进行呼吸作用时CO2的释放量为Q，则该叶片通过光合作用吸收CO2的量（W)应表示为( )

A.W=P+Q

B.W=Q-P

C.W=P

D.W=P-Q

【解析】选A。在光照条件下，CO2的吸收量是净光合作用量，加上叶片进行呼吸作用时CO2的释放量，就等于该叶片通过光合作用吸收CO2的量，即为P+Q。

10．（2010·邯郸模拟）分别在I、Ⅱ、Ⅲ三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色、几乎无色。则I、Ⅱ、Ⅲ三个研钵中的溶液颜色分别是（）

注“+”表示加；“-”表示不加

A.几乎无色、黄绿色、深绿色

B.深绿色、几乎无色、黄绿色

C.黄绿色、深绿色、几乎无色

D.黄绿色、几乎无色、深绿色

【解析】选 D。本题考查色素提取实验分析能力。研钵I中溶液是黄绿色，因为没加碳酸钙，叶绿素被破坏，趋于黄绿色；研钵Ⅱ中溶液几乎无色，由于没加酒精，叶绿素无法提取；研钵Ⅲ中溶液颜色是深绿色，符合实验步骤要求，可以得到叶绿素提取液。

11．（2010·邯郸模拟）在自然界的氮循环中，土壤中的一些细菌能够使氮素返回大气，这些细菌及其新陈代谢类型是( )

A．根瘤菌；异养需氧型 B．圆褐固氮菌；自养需氧型

C．硝化细菌；自养需氧型 D．反硝化细菌；异养厌氧型

【解析】选D。反硝化细菌是自生固氮菌，依靠分解残枝败叶为有机物来源，它属于分解者，异养厌氧型，可以还原硝酸根为氮气，使氮素返回大气。

12.（2010·长葛模拟）通过某些微生物的作用，把空气中游离的氮素固定转变为含氮化合物，这一过程

就是一种生物固氮作用。为确定固氮的最终产物，做了如下两个实验：（1）把固氮菌培养在含15N2的空气中，细胞迅速固定氮素，短期内细菌的谷氨酸中出现大量的15N。（2）如果把细菌培养在含有15NH3的培养基中，固氮能力立刻停止，但会吸入氨态氮并迅速转入谷氨酸中。由此可以推断，该微生物固氮最终产物是：

A.NH3

B.NO2

C.

NO D.谷氨酸

3

【解析】选A。固氮微生物把空气中游离的分子态氮还原成氨。

13．（2010·开封模拟）如图表示几种含氮物质之间的转化关系，

下列依据此图的表述正确的是（）

A.参与氮循环的微生物都能完成⑧过程

B.能完成④过程的微生物基本代谢类型与水绵相同

C.能完成①过程的微生物按同化方式分为共生和自生两类

D.发生在植物体内的⑤过程，是氮循环中重要的环节

【解析】选C。固氮微生物是指通过生命活动，将空气中游离态的氮素直接转变为含氮化合物的微生物。种类很多，按同化方式分为自生固氮微生物和共生固氮微生物。

14．（2010·黄冈模拟）下图甲曲线表示某植物在恒温30℃时光合速率与光照强度的关系，图乙是某同学“探究影响植物光合速率的因素”的实验装置图。试回答：

（1）图甲曲线中，当光照强度为X点时，叶肉细胞中产生ATP的场所有。

（2）已知该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，在其他条件不变的情况下，将温度调节到25℃，甲曲线中a点将向移动，b点将向移动。

（3）图乙装置中隔在灯与试管之间盛水玻璃柱的作用是。

（4）若实验中每隔5min改变一次试管与玻璃柱之间的距离，随着距离的增加，气泡产生速率下降，请分析影响这一结果的外界因素是：

①；

②。

（5）为了探究光照强度对光合速率的影响，利用乙图装置进行实验的设计思路是：

。

【解析】本题主要考查影响光合作用的因素及其实验分析与设计能力。如甲图所示，温度、光照强度等都会影响光合作用，当温度由30℃调节到25℃时，呼吸酶的活性会降低，呼吸强度会减弱，则a点上移；光补偿点会降低，b点左移。根据乙装置图，盛水玻璃柱可以吸收灯光的热量，避免光照过强而影响实验结果；试管与玻璃柱之间的距离增加，光照会减弱，影响到光反应，使产生的氧气减少，这是气泡产生速率下降的主要原因。

【答案】（1）细胞质基质、线粒体和叶绿体（2）上左（3）吸收灯光的热量，避免光照对试管内水温的影响（4）①光照强度减弱，光合作用产生的O2减少②水中CO2含量逐渐下降，光合作用产生的O2减少（5）用多组相同装置，只更换灯泡大小或只改变试管与光源之间的距离，进行对照实验

15. (2010·莆田模拟)下图为某植物光合作用速率与环境因素之间的关系，请据图回答：

（1）甲图表示在光照弱的情况下，光合作用随的增加成正比增加，这种情况下，可以认为此时影响光合作用的过程是阶段。

（2）从图甲可见，光照强度超过某一强度时，光合作用速度不再增加，且有稳定发展的趋势，这种变化主要决定于，此时光合作用的阶段受到限制。

（3）图乙中C点表示光照强度为B时，是植物生长的，出现CD段的原因是。

（4）请在图甲中绘制50℃时植物光合作用速度变化的曲线。注意在答题纸上绘图。

【解析】本题考查光照强度和温度对光合作用的影响。从甲图可以看出，光照弱时，光合速率随着光照强度的增加而上升，此时外界条件主要影响光反应，而与温度无关。当光照强度超过某一值时，温度又成为限制因素。由图乙可知，在50℃时，光合速率大于20℃而小于30℃，可以在图甲中相应画出，如甲图在光照强度为A时，光合速率与温度变化无关，可在图乙中相应画出。

【答案】（1）光照强度光反应（2）温度暗反应（3）最适温度酶的活性降低，光合作用速率降低（4）如图

16.（2010·南通模拟）光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。常采用“半叶法”测定植物光

合作用强度，其基本过程是：如图将植物对称叶片的一部分（A）剪下置于暗处，另一部分（B）则留在植株上进行光合作用。一定时间后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片分别烘干称重，然后再计算出该植物光合作用的强度(单位：mg/dm2?h)。

实验步骤：

（1）在田间选定有代表性的植物叶片若干片并编号。

（2）叶子基部处理：为了确保选定叶片的无法外运，也不能运入，但又不影响的供应。必须采用环割等方法处理叶柄的输导组织。

（3）剪取样品：按编号分别剪下对称叶片的A部分（不剪下主叶脉），置于湿润黑暗处。5h后再依次剪下B部分，同样按编号置于湿润光照环境中。（两次剪叶的速度应尽量保持一致。在实验过程中，还应尽可能使光下和暗处的温度保持一致。）

（4）称重比较：将各同号叶片A、B两部分按对应部位叠在一起，切下两个等大的方形叶块（如图中虚线部分），分别烘干至恒重，称重（分别记为W A、W B）记录。

请设计一个表格用于记录实验数据和分析结果：（假设实验选定的叶片为4片）

（5）△ W＝W B－W A，则△W表示的生物学意义是：。

【解析】本题考查测定植物光合作用强度的方法，将黑暗处理作为对照组，光照处理作为实验组，特别是不能忽略等量原则，如材料的选取与处理等要保持一致，以排除无关变量的干扰。

【答案】（2）有机物水分和无机盐（4）光合作用产量记录表（采分点W B、W A、△W、平均值）

（5）光照下的叶片被截取部分在5小时内光合作用合成的有机物总量