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专题10 光合作用
一、捕获光能的色素和结构
(一)绿叶中色素的提取和分离
1．实验原理
提取
绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，而不溶于水，可用无水乙醇提取色
素
分离
不同的色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之
则慢，从而使各种色素相互分离
2．实验步骤
(1)提取色素
①研磨
操作图解
添加物质
作用
无水乙醇
溶解色素
二氧化硅
研磨充分
碳酸钙
防止研磨过程中色素被破坏
②过滤：用单层尼龙布过滤→收集滤液。
(2)分离色素——纸层析法
主要操作
操作要点
操作目的
制备滤
纸条
一端剪去两角
保证色素在滤纸上扩散均
匀、整齐
画滤液
细线
用毛细吸管吸取少量滤液，
沿铅笔线均匀地画一条细线
滤液细线要细、直，使各色
素扩散的起点相同
待滤液干后，再重画一到两
次
使滤液细线上有较多的色素
层析
层析液不能触及滤液细线，
否则色素会溶解在层析液
中，而不会沿滤纸条向上扩
散
3.实验结果及分析
实验
1
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结果
滤纸条上呈现四条颜色、宽度不同的色素带
结果
分析
①色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有四种色素；
②色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量越多；
③色素带扩散速度与溶解度有关，扩散速度越快说明色素溶解度越高
(二)绿叶中的色素及其吸收光谱
1．叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
2．叶绿素a 和叶绿素b 主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。这4 种色素吸收
的光波长有差别，但是都可以用于光合作用。
(三)叶绿体的结构适于进行光合作用
1．叶绿体的模式图
模式图
结构
①叶绿体膜：双层膜；②基质：含有与暗反应有关的酶；③基粒：由类囊体堆
叠而成，分布有色素和与光反应有关的酶
功能
进行光合作用的场所
2.恩格尔曼的实验
(1)结论：直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。
(2)实验方法的巧妙之处
①巧选实验材料：选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察；用好氧细菌可以
确定释放氧气的部位。
②妙法排除干扰因素：没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。
③巧妙设计对照实验：a.用极细的光束照射，叶绿体上可分为有光照和无光照的部位，相当于一组对
照实验；b.临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果；c.照射不同色光进行对照，直观地证明了叶
绿体吸收的光谱有差别。
二、光合作用的原理和应用
2
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1．探索光合作用原理的部分实验(连线)
2．光合作用过程
(1)反应式：CO2＋H2O――→(CH2O)＋O2。
(2)基本过程(据图填空)
图中：①NADPH，②2C3，③ADP
＋
Pi
，④O2，⑤(CH2O)。
(3)光反应与暗反应的比较
项目
光反应
暗反应
场所
类囊体薄膜
叶绿体基质
条件
需光
不需要光
物质
变化
H2O――→H＋＋O2＋能量；
NADP＋＋H＋＋能量―→NADPH；
ADP＋Pi＋能量――→ATP
CO2＋C5――→2C3；
2C3――→(CH2O)
＋
C 5
能量
变化
光能―→ATP 和NADPH 中的化学
能
ATP 和NADPH 中的化学
能―→(CH2O)中的化学能
3.光合作用强度的表示方法
(1)定义表示法：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
(2)其他表示方法
①单位时间内通过光合作用消耗的CO2 的量。
②单位时间内通过光合作用产生的O2 的量。
(3)研究意义：直接关系农作物的产量。
4．探究环境因素对光合作用强度的影响
(1)实验原理
①利用抽气法排除叶片细胞间隙中的气体，使其沉入水中。
②通过光源与烧杯的距离调节光照强度。
③光合作用的过程中产生O2的多少与光合作用强度密切相关，O2积累在细胞间隙从而使下沉的叶片
上浮。因此可依据一定时间内圆形小叶片上浮的数量来比较光合作用强度。
(2)实验结论：在一定光照强度范围内，光合作用强度随光照强度的增强而增强。
5．影响光合作用的环境因素
3
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光照
强度
直接影响光反应的速率，光反应产生NADPH
和
ATP
的数量多少会影响暗反应的速率
温度
影响光合作用过程，特别是影响暗反应中酶的催化效率，从而影响光合速率
CO2
浓度
是暗反应的原料，CO2浓度高低直接影响光合速率
矿质
元素
直接或间接影响光合作用。例如镁是叶绿素的组成成分，氮对酶的含量有影响，磷是
ATP 的组成成分
一、单选题
1．实验是生物学发展不可缺少的一部分。下列有关教材实验的叙述，正确的是（ ）
A．用藓类叶片直接制片即可用于观察细胞中叶绿体的形态
B．斐林试剂与双缩脲试剂的化学成分及使用方法都不同
C．用无水乙醇对菠菜绿叶中的光合色素进行提取和分离
D．用溴廨香草酚蓝溶液检测酵母菌细胞呼吸产生的酒精
【答案】A
【分析】1、斐林试剂甲液为0.1g/mL 的NaOH 溶液，乙液为0.05g/mL 的CuSO4 溶液，双缩脲试剂A 液为
0.1g/mL 的NaOH 溶液，B 液为0.01g/mL 的CuSO4 溶液，二者化学成分相同，但斐林试剂使用时，需甲液
和乙液混合均匀后加入待测样液，双缩脲试剂使用时先加A 液，再加B 液。
2、CO2 可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。
【详解】 A、用藓类叶片直接制片即可用于观察细胞中叶绿体的形态，A 正确；
B、斐林试剂甲液为0.1g/mL 的NaOH 溶液，乙液为0.05g/mL 的CuSO4 溶液，双缩脲试剂A 液为0.1g/mL
的NaOH 溶液，B 液为0.01g/mL 的CuSO4 溶液，二者化学成分相同，但斐林试剂使用时，需甲液和乙液
混合均匀后加入待测样液，双缩脲试剂使用时先加A 液，再加B 液，即二者使用方法不同，B 错误；
C、可以使用无水乙醇对菠菜绿叶中的光合色素进行提取，但需使用层析液对光合色素进行分离，C 错误；
D、CO2 可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，但酵母菌无氧呼吸产生的酒精常用酸性重铬酸钾溶液检
测，橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色，D 错误。
故选A。
2．杏花蜜腺细胞的细胞膜和细胞壁具脊状突起，细胞中含有许多有色体（含类胡萝卜素，不含叶绿素，
无类囊体结构）。在花蕾开放后，杏花蜜腺细胞开始分泌主要成分为水和糖类的花蜜。下列分析不合理的
是（ ）
4
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A．蜜腺细胞壁的脊状突起的形成与其上蛋白质密切相关
B．蜜腺细胞可进行有氧呼吸，其有色体不进行光合作用
C．杏花植株中的色素可以存在于液泡、叶绿体和有色体中
D．蜜腺细胞中的有色体可能与其积累和储存糖类功能有关
【答案】A
【分析】线粒体是动植物细胞都具有的双层膜细胞器，是有氧呼吸的主要场所，细胞的“动力车间”；叶
绿体主要存在于植物叶肉细胞，具有双层膜结构，是植物细胞进行光合作用的场所，是植物细胞的“养料
制造车间”和“能量转换站”；液泡是成熟植物细胞内单层膜形成的泡状结构，内含细胞液（有机酸、糖
类、无机盐、色素和蛋白质等），可以调节植物细胞内的环境，充盈的液泡使植物细胞保持坚挺。
【详解】A、蛋白质不参与植物细胞细胞壁的构成，A 错误；
B、有色体无叶绿素和类囊体结构，因此不进行光合作用，B 正确；
C、杏花植株中的色素可存在于液泡（含花青素）、叶绿体（含光合色素）和有色体（含类胡萝卜素）中，
C 正确；
D、蜜腺细胞的分泌物中富含糖类，故推测其有色体可能与积累和储存糖类有关，D 正确。
故选A。
3．下列关于实验原理及设计中，正确的是（ ）
A．“观察植物细胞质壁分离”实验的原理之一是细胞内外的液体之间存在着浓度差
B．“绿叶中色素的提取和分离”实验中，色素提取是因其在层析液中溶解度不同
C．“验证酶的催化作用具有高效性”实验中，分别加入猪肝匀浆、蒸馏水进行对照
D．“研究细胞核功能”实验中，把蝾螈的受精卵横溢为细胞核多和细胞核少的两部分
【答案】A
【分析】纸层析法分裂植物细胞中的光合色素，提取植物细胞光合色素的原理是叶绿体中的色素易溶于无
水乙醇等有机溶剂，不是用纸层析法进行提取；用纸层析法进行分离叶绿体中色素。
【详解】A、“观察植物细胞质壁分离”实验的原理之一是细胞内外的液体之间存在着浓度差，这是质壁
分离发生的外因，A 正确；
B、“绿叶中色素的提取和分离”实验中，色素提取是因其易溶于有机溶剂，B 错误；
C、酶的高效性是指酶与无机催化剂相比，降低化学反应活化能的效果更显著，“验证酶的催化作用具有
高效性”实验中，分别加入猪肝匀浆、无机催化剂进行对照，C 错误；
D、研究细胞核功能的实验中，将蝾螈受精卵溢成有核和无核两部分，D 错误。
故选A。
4．某同学进行“绿叶中色素的提取和分离”实验，得到下图所示的结果，其中①②③④表示色素带。下
5
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列相关分析正确的是（ ）
A．该实验中，无水乙醇可作为层析液分离各种色素
B．③色素带中的色素分子主要吸收蓝紫光和红光
C．④色素带中的色素在层析液中的溶解度最高
D．提取色素时若未加二氧化硅会提取不到色素
【答案】B
【分析】叶绿体色素的提取和分离实验：
①提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇等提取色素。
②分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。溶解度大，扩散速度快；溶解
度小，扩散速度慢。
③各物质作用：无水乙醇或丙酮：提取色素；层析液：分离色素；二氧化硅：使研磨得充分；碳酸钙：防
止研磨中色素被破坏。
④结果：滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素（最窄）、叶黄素、叶绿素a（最宽）、叶绿素b（第2 宽），
色素带的宽窄与色素含量相关。
【详解】A、色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水乙醇等提取色素，但无水乙醇不作为
层析液使用，A 错误；
BC、滤纸条从外到内依次是：①胡萝卜素（最窄）、②叶黄素、③叶绿素a、④叶绿素b，③色素带为叶
绿素a，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，①色素带中的色素在层析液中的溶解度最高，B 正确，C 错误；
D、若提取光合色素时未加二氧化硅，不能充分研磨，也能提取到色素，则4 条色素带颜色均变浅，D 错
误。
故选B。
5．为研究强光照对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，如
图所示为滤纸层析的结果(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素带)。下列叙述正确的是（ ）
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A．画滤液细线时，滤液在点样线上只能画一次
B．色素Ⅲ、Ⅳ在石油醚中的溶解度大于色素Ⅰ、Ⅱ
C．强光照导致了该植物类胡萝卜素含量增加
D．色素Ⅲ、Ⅳ主要吸收蓝紫光
【答案】C
【分析】在色素的提取核分离实验中，色素的提取利用的是色素易溶于有机溶剂，色素的分离式利用不同
色素在层析液中的溶解度不同。
【详解】A、在分离色素实验中，画滤液细线时，需要重复画线，增加色素量，但操作应在前一次画线晾
干后再进行重复操作，A 错误；
B、色素Ⅲ、Ⅳ在石油醚中的溶解度小于色素Ⅰ、Ⅱ，所以扩散速度慢，B 错误；
C、强光照和正常光照相比，叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，说明强光照导致了该植物类胡萝卜
素含量增加，C 正确；
D、色素Ⅲ是叶绿素a、色素Ⅳ是叶绿素b，主要吸收红光和蓝紫光，D 错误。
故选C。
6．秋季枫树等植物的叶片变为红色，主要是由于花青素增多而叶绿素含量降低所致，实验小组对此进行
实验验证：用无水乙醇提取叶片中色素，用层析液进行分离，结果滤纸条上出现四条色素带，靠近层析液
的两条色素带非常窄，下列有关推断不合理的是（ ）
A．变窄的是叶黄素和叶绿素a
B．低温下叶绿素容易被破坏
C．滤纸条未显现花青素的原因可能是花青素为水溶性色素
D．叶绿素易溶于无水乙醇
【答案】A
7
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【分析】叶绿体色素的提取和分离实验：
①提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提取色素；
②分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素，溶解度大，扩散速度快；溶解
度小，扩散速度慢；
③各物质作用：无水乙醇或丙酮：提取色素；层析液：分离色素；二氧化硅：使研磨得充分；碳酸钙：防
止研磨中色素被破坏；
④结果：滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素（最窄）、叶黄素、叶绿素a（最宽）、叶绿素b（第2 宽），
色素带的宽窄与色素含量相关。
【详解】A、叶绿体中色素分离实验中色素带由上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，因
此变窄的两条色素带是叶绿素a 和叶绿素b，A 错误；
B、据题意“秋季枫树等植物的叶片变为红色，主要是由于花青素增多而叶绿素含量降低所致”，秋季温
度降低，即低温叶绿素容易被破坏，B 正确；
C、如果花青素溶于有机溶剂则滤纸条上会有花青素，所以滤纸条未显现花青素的原因可能是花青素为水
溶性色素，花青素不溶于无水乙醇，所以无法提取到花青素，C 正确；
D、提取叶绿素的原理是叶绿素易溶于有机溶剂无水乙醇，D 正确。
故选A。
7．“向来冰雪凝严地，力斡春回竟是谁？”十字花科植物羽衣甘蓝具有极强的耐寒性，叶片形态美观多
变，色彩绚丽如花，是冬季重要的观叶植物。为探究其叶片中所含色素种类，某兴趣小组做了如下的色素
分离实验：将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样，先置于用石油醚、丙酮和苯配制成的层析液中层析分
离，然后再置于蒸馏水中进行层析，过程及结果如下图所示。图中1、2、3、4、5 代表不同类型的色素。
下列有关分析错误的是（ ）
A．色素1 在层析液中的溶解度最小，色素4 在层析液中溶解度最大
B．色素1、2、3、4 难溶于水，易溶于有机溶剂，色素5 易溶于水
C．色素1、2、3、4 可能分布在叶绿体中，色素5 可能存在于液泡中
D．色素1 和2 主要吸收蓝紫光，色素3 和4 主要吸收蓝紫光和红光
8
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【答案】A
【分析】绿叶中色素的提取和分离实验，提取色素时需要加入无水乙醇（溶解色素）、石英砂（使研磨更
充分）和碳酸钙（防止色素被破坏）；分离色素时采用纸层析法，原理是色素在层析液中的溶解度不同，
随着层析液扩散的速度不同，最后的结果是观察到四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素（橙黄色）、叶
黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。
【详解】A、色素1 在层析液中的溶解度最大，色素4 在层析液中溶解度最小，A 错误；
B、根据5 种色素的层析结果知，色素1、2、3、4 难溶于水，易溶于有机溶剂，色素5 易溶于水，B 正确；
C、色素1、2、3、4 溶于有机溶剂，可能分布在叶绿体中，色素5 可能溶解到水中，可能存在于液泡中，
C 正确；
D、色素1 和2 为类胡萝卜素，主要吸收蓝紫光，色素3 和4 为叶绿素，主要吸收蓝紫光和红光，D 正确。
故选A。
8．下图为理解某些生物学问题所建立的一个数学模型（此图仅表示变化趋势），以下对此数学模型应用
不科学的是（ ）
A．若x 表示小麦种子成熟过程，y 表示相对含量，则a 表示淀粉的含量，b 为可溶性糖的含量
B．若x 表示外界O2浓度，y 表示小麦种子萌发时CO2释放量，则a 为有氧呼吸强度，b 为无氧呼吸强
度
C．若x 表示叶面积指数，y 表示相对值，则a 为总光合速率，b 为净光合速率
D．若x 表示洋葱表皮细胞置于0.3g/ml 蔗糖溶液的时间，y 表示相对值大小，则a 为吸水力，b 为液泡
的体积
【答案】C
【分析】解题的关键是分析图形，一定要分析清楚a 增加的时候，b 减少，两者成反相关。
【详解】A、小麦种子成熟过程中，可溶性糖逐渐转化为淀粉，若x 表示小麦种子成熟过程，y 表示相对含
量，则a 表示淀粉的含量，b 为可溶性糖的含量，A 正确；
B、在一定范围内，随着氧气浓度的升高，有氧呼吸强度逐渐增强，无氧呼吸强度逐渐减弱，若x 表示外
9
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界O2 浓度，y 表示小麦种子萌发时CO2 释放量，则a 为有氧呼吸强度，b 为无氧呼吸强度，B 正确；
C、总光合速率=净光合速率+呼吸速率，随着叶面积指数的增加，总光合速率和净光合速率都升高，不符
合a、b 的含义，C 错误；
D、若将洋葱表皮细胞置于0.3g/mL 蔗糖溶液中，因细胞液的浓度小于0.3g/ml 蔗糖溶液的浓度，所以细胞
会失水，导致液泡的体积逐渐减小，细胞液的浓度逐渐升高，细胞的吸收力逐渐增强，可见，若x 表示洋
葱表皮细胞置于0.3g/ml 蔗糖溶液的时间，y 表示相对值大小，则a 为吸水力，b 为液泡的体积，D 正确。
故选C。
9．光合作用是自然界最重要的化学反应之一，光合作用的限制因素有内因和外因两个方面，外因主要包
括温度、CO2浓度和光照强度，如图是实验人员测得的光吸收对单个叶片光合速率的影响。下列相关叙述
错误的是（ ）
注：光极限：是指光合作用吸收CO2量随着光吸收的增加而上升的光吸收范围。CO2极限：是指光合作用
吸收CO2量不再随着光吸收的增加而上升的光吸收范围。
A．大田作物群体对光能的利用与单个叶片不同，对应的光极限范围应该更大
B．达到CO2极限所需要的最少光吸收量为光饱和点
C．在光合作用最适温度下适当升温，若细胞呼吸速率增大，光补偿点左移
D．实际生产中施肥过多会影响植物吸水，施肥不足可能影响叶绿素和相关酶的合成
【答案】C
【分析】1、影响光合作用的因素包括内因和外因，内因主要是酶的种类和数量，色素的种类和数量。外
因主要包温度、二氧化碳浓度及光照强度。
2、由图可知，图中横坐标为光吸收，纵坐标为光合作用吸收速率，目的是研究光吸收对单个叶片光合速
率的影响。
【详解】A、植物群体对光能的利用要大于单个叶片对光能的利用，对应的光极限范围更大，A 正确；
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B、光合作用过程中二氧化碳吸收量达到最大时所对应的最小光吸收量称为光饱和点，B 正确；
C、在光合作用中吸收二氧化碳的量与放出二氧化碳的量相等时对应的光吸收量称为光补偿点，最适温度
下适当升温，若呼吸作用速率增大，要使等式成立，则光合作用要增大，光吸收量右移，光补偿点右移，
C 错误；
D、植物通过渗透作用吸水和失水，施肥过多使植物失水，降低代谢速率，施肥不足，植物缺乏叶绿素和
酶合成相关矿质元素，影响叶绿素和酶的合成，D 正确。
故选C。
10．下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。下列有关光合作用强度变化原
因的分析中，错误的是（ ）
A．从A→B 主要原因是上午光照逐渐增强
B．从B→C 主要原因是温度过高，酶失活
C．从C→D 主要原因是CO2供应逐渐增加
D．从D→E 主要原因是下午光照逐渐减弱
【答案】B
【分析】分析曲线图：图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度变化的曲线图，其中AB 段
上升的原因是光照增强；BC 段下降的原因是气孔关闭，二氧化碳吸收量减少；CD 段升高的主要原因是气
孔逐渐打开，CO2 吸收量增加；DE 段下降的原因是光照强度减弱。图示出现了“光合午休”现象。
【详解】A、由题图曲线可知，从A→B 即6 时～10 时气温上升，光照强度增强，因此光合作用强度增强，
A 正确；
B、C 点对应的现象是光合午休现象，B→C 光合作用强度下降的原因是气孔关闭，二氧化碳供应不足，B
错误；
C、C→D 光合午休现象逐渐消失，气孔打开，二氧化碳供应增加，光合作用强度增强，C 正确；
D、D→E 处于一天的下午，光照强度减弱，气温下降，导致光合作用强度减弱，D 正确。
故选B。
11．某实验小组研究了不同程度的遮光对草莓植株干重的影响，实验结果如下图所示，下列说法错误的是
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（ ）
A．草莓植株的干重是光合作用的净积累量
B．遮光的瞬间，叶绿体中C3的含量会上升
C．根据上图可知，种植草莓时要适当遮光
D．该实验的自变量是遮光程度和草莓的种类
【答案】D
【分析】题图分析，适当遮光可增加植株的干重，但过度遮光，会使植株干重增加减少。
【详解】A、干重是细胞中有机物的积累量，草莓植株的干重是光合作用积累有机物的量，A 正确；
B、遮光的瞬间，光照强度减弱，ATP 和NADPH 减少，还原C3 的速率减慢，而短时间内C3 的生成速率
不变，故叶绿体中C3 的含量会增加，B 正确；
C、根据图可知，适当遮光能增加植株的干重，所以种植草莓时要适当遮光，C 正确；
D、根据图示可知，该实验的自变量是遮光程度，D 错误。
故选D。
12．在两种光照强度下，不同叶片温度对某植物
吸收速率的影响如图。对此图理解正确的是（ ）
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A．在低光强下，
吸收速率随叶温升高而下降的原因是酶活性下降
B．在高光强下，M 点对应的叶温为光合酶活性最适温度
C．在图中两个
点处，植物均不进行光合作用
D．图中M 点处该植物光合速率与呼吸速率的差值最大
【答案】D
【分析】题图分析：横坐标为叶温，纵坐标为CO2 吸收速率。CP 点二氧化碳吸收速率为0，此时植物光
合作用速率与呼吸作用速率相等。在不同的光照强度下，植物的CP 点不同。M 点二氧化碳吸收速率最大，
净光合作用最大。
【详解】A、CO2 吸收速率代表净光合速率，低光强下，CO2 吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速
率上升，需要从外界吸收的CO2 减少，A 错误；
B、在高光强下，M 点CO2 吸收速率最大，即该植物净光合速率最大，不是真正的光合速率最大，故
点
对应的叶温不一定是光合酶的最适温度，B 错误；
C、CP 点代表此时植物呼吸速率等于光合速率，植物可以进行光合作用，C 错误；
D、图中
点处CO2 吸收速率最大，即净光合速率最大，也就是光合速率与呼吸速率的差值最大，D 正确。
故选D。
13．某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，检测容器内
的 CO₂ 含量。关于这一实验的结果及结论，下列说法正确的是（ ）
A．CO₂ 量初期逐渐降低，后上升，初期光合速率逐渐升高，之后光合速率小于呼吸速率
B．CO₂ 量初期逐渐上升，后降低，初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定
C．CO₂ 量初期逐渐降低，后稳定，初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率
D．CO₂ 量初期逐渐降低，后稳定，初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率
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【答案】D
【分析】光合作用会吸收密闭容器中的CO2，而呼吸作用会释放CO2，在温度和光照均适宜且恒定的情况
下，两者速率主要受容器中CO2 和O2 的变化影响。
【详解】ABCD、小麦置于密闭容器中，因O2 浓度与CO2 浓度有限，其变化取决于光合速率与呼吸速率
的相对强度，因为该植株在适宜且恒定的温度和光照条件下，所以植物吸收CO2 释放O2，使密闭容器内
的CO2 含量下降，O2 含量上升。但由于CO2 含量逐渐降低，从而使植物光合速率逐渐降低，直到光合作
用与呼吸作用相等，容器中气体趋于稳定，最终光合速率与呼吸速率相等，CO2 的浓度不变，ABC 错误，
D 正确。
故选D。
14．下图表示某植株在不同光照强度下，单位时间内CO2释放量和O2产生总量的相对变化。对植物生理过
程分析正确的是（ ）
A．光照强度为a 时，该植株体内有机物总量将增加
B．光照强度为b 时，该植株的细胞呼吸强度是光合作用强度的两倍
C．光照强度为c 时，叶肉细胞的光合作用强度与细胞呼吸强度相等
D．光照强度为d 时，叶肉细胞产生ATP 的细胞器是细胞质基质、线粒体、叶绿体
【答案】B
【分析】在光合作用作用过程中，吸收二氧化碳释放氧气；而呼吸作用过程中，吸收氧气释放二氧化碳。
因此可通过氧气的产生量或二氧化碳的释放量来判断光合作用和呼吸作用的强弱。图中氧气的产生总量可
表示实际光合速率，a 点时的二氧化碳释放可表示呼吸速率。
【详解】A、光照强度为a 时，只有CO2 的释放，并且氧气的产生总量为0，说明此时只进行呼吸作用，
不进行光合作用，所以该植株内有机物总量将减少，A 错误；
B、光强度为b 时，CO2 的释放量等于光合作用产生O2 的总量，实际光合作用速率是3，呼吸作用速率
=CO2 的释放量+实际光合作用速率=3+3=6，说明细胞呼吸速率是光合速率的2 倍，B 正确；
C、光强度为c 时，CO2 的释放量为0，且O2 的产生总量等于a 时的CO2 的释放量，说明此时植株的光合
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速率等于细胞呼吸速率，由于植株中存在不能进行光合作用的细胞，故叶肉细胞的光合速率应大于细胞呼
吸速率，C 错误；
D、光强度d 时，叶肉细胞既可以进行光合作用，又可以进行细胞呼吸，故叶肉细胞产生ATP 的细胞器是
线粒体和叶绿体，细胞质基质不是细胞器，D 错误。
故选B。
15．近两年我国很多地区玉米取得了大丰收，其中丹东的“良玉99 号”表现突出，平均亩产高达722.7 千
克。为了能快速大面积推广该品种，科研人员在多地开始试种和实验研究，以掌握该玉米在当地的生长习
性。夏季晴朗的一天，实验人员对良玉99 号玉米连续观察24 小时，实验结果如图所示，下列分析不正确
的是（ ）
A．该玉米光合作用从c 点开始，到h 点结束
B．一天当中玉米体内的有机物d 点时最少，h 点时最多
C．曲线中ef 段的下降原因和gh 段下降的原因不相同
D．通过曲线可以判断一天中光照强度和温度对玉米光合作用的影响
【答案】A
【分析】图中ab 段二氧化碳释放速率逐渐下降是由于夜间低温导致的，bc 段二氧化碳释放量逐渐增加是
温度逐渐回升导致的，c 点后二氧化碳释放量逐渐减少，是由于此时开始进行光合作用，直到h 点时光合
作用数量等于呼吸速率，随着光照逐渐减弱，光合速率小于呼吸速率，导致二氧化碳的释放量逐渐增加，
直到j 点光合作用停止。
【详解】A、h 点时净光合速率为0，此时光合速率和呼吸速率相等，h 点之后仍可进行光合作用，A 错误；
B、d 点之前，光合速率小于0，有机物的积累一直处于负增长，一天当中玉米体内的有机物d 点时最少；
d 点到h 点，光合速率大于0，有机物的积累表现为正值，到h 点，植物体内一天中的有机物积累量达到最
大，B 正确；
C、曲线中ef 段的下降原因是由于此时高温条件导致气孔关闭，使得作为光合作用原料之一的二氧化碳吸
收减少导致的，而gh 段光合速率下降的原因是由于光照强度逐渐减弱引起的，C 正确；
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D、一天中光照强度和温度是综合变化的，通过曲线判断一天中光照强度和温度对玉米光合作用的综合影
响，D 正确。
故选A。
16．红心火龙果不仅甜度高，而且含有具有解毒作用的粘胶状植物性蛋白，对人体有保健功效。下列有关
叙述不正确的是（ ）
A．粘胶状植物性蛋白在核糖体中合成
B．切开时流出的红色果浆与液泡中的色素有关
C．红心火龙果甜度高与果肉细胞叶绿体合成的糖类有关
D．丰富的膳食纤维主要来自细胞壁，其主要成分是纤维素和果胶
【答案】C
【分析】1、核糖体是蛋白质的合成场所。
2、植物细胞中的液泡含有花青素等各种色素，使植物器官呈现一定的颜色。
3、植物细胞壁的合成与高尔基体有关。
【详解】A、氨基酸脱水缩合形成蛋白质的场所是核糖体，故粘胶状植物性蛋白在核糖体中合成，A 正确；
B、红心火龙果细胞中的红色色素（花青素）存在于液泡中，B 正确；
C、红心火龙果含糖量高，甜度高，与叶肉细胞叶绿体合成的糖类有关，C 错误；
D、膳食纤维是纤维素，主要来自细胞壁，细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，D 正确。
故选C。
17．下列相关描述符合史实的是（ ）
A．德国科学家施莱登和施旺认为“细胞通过分裂产生新细胞”
B．鲁宾和卡门通过同位素标记法证明光合作用释放的氧气来自于葡萄糖
C．欧文顿推测细胞膜是由脂质和蛋白质构成的
D．丹尼利和戴维森发现细胞膜的表面张力高于油—水界面的表面张力
【答案】D
【分析】1、1959 年，罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构，并大胆地提出生物膜的
模型是所有的生物膜都由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边
的暗层是蛋白质分子，他把生物膜描述为静态的统一结构。
2、鲁宾和卡门用18O 标记水，证明光合作用所释放的氧气全部来自于水。
【详解】A、施莱登和施旺提出细胞学说，德国科学家魏尔肖对细胞学说进行了修正，提出“细胞通过分
裂产生新细胞”，A 错误；
B、鲁宾和卡门采用同位素标记法进行实验证明光合作用释放的O2 来自H2O，B 错误；
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C、欧文顿通过对植物细胞的通透性进行实验，提出膜是由脂质组成的，C 错误；
D、英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力，他们发现细胞的表面张力明显低于油一水界面的表面
张力。由于人们已经发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低，因此丹尼利和戴维森推
测细胞膜中可能还附有蛋白质，D 正确。
故选D。
18．为研究大棚作物光合作用强度与光照强度的关系，科研人员利用若干大小一致的密闭透明容器，给予
不同的光照强度进行实验，测得容器内CO2浓度的变化情况如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．B 点时，植物叶肉细胞中能产生ATP 的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体
B．C 点时，植物叶肉细胞中既有光合作用又有呼吸作用
C．D 点时，若光照强度不变，增加CO2浓度供应，C5含量会上升
D．从图可知当光照强度低于B 点时植物不能正常生长
【答案】C
【分析】图示曲线表示密闭透明容器内的CO2 浓度随不同的光照强度变化而变化的情况，反映的是净光合
速率的变化，净光合速率＝实际光合速率－呼吸速率。AB 段CO2 浓度高于初始浓度并逐渐增大，说明实
际光合速率小于呼吸速率；BC 段CO2 浓度逐渐减小，说明实际光合速率大于呼吸速率；CD 段CO2 浓度
保持不变，说明受CO2 浓度的限制，实际光合速率等于呼吸速率。
【详解】A、B 点时，密闭透明容器内的CO2 浓度高于初始浓度，说明实际光合速率小于呼吸速率，因此
植物叶肉细胞中能产生ATP 的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体，A 正确；
B、C 点时，密闭透明容器内的CO2 浓度降至最低，且C 点之后CO2 浓度不再变化，说明实际光合速率等
于呼吸速率，进而推知：植物叶肉细胞中既有光合作用又有呼吸作用，B 正确；
C、CD 段，密闭透明容器内的CO2 浓度降至最低且保持稳定，说明D 点时限制实际光合速率的因素为
CO2 浓度，若光照强度不变，增加CO2 浓度供应，则实际光合速率会增大，C5 含量会下降，C 错误；
D、从图可知：当光照强度低于B 点时，植物的实际光合速率小于呼吸速率，没有有机物的积累，因此植
物不能正常生长，D 正确。
故选C。
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19．非光化学猝灭（NPQ）是光合色素通过分子振动将吸收的过剩光能以热能形式散失的机制，该机制可
避免强光损伤光合结构，但强光下发生的NPQ 在光减弱时仍会持续一段时间。自然环境中光照强度通常在
短时间中剧烈波动，为探究光波动对植物光合作用的影响，研究人员以黄瓜幼苗为材料，设置光照强度相
同但强光-弱光波动频率不同的T1、T2、T3 组(光波动频率T1<T2<T3），一段时间后测量黄瓜幼苗的生物
量、光合色素含量及NPQ 指标，结果如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A．与T1 组相比，T2 组黄瓜幼苗光合作用固定的光能少
B．光波动频率越高，黄瓜幼苗在弱光期NPQ 的总持续时间越长
C．T3 组黄瓜幼苗色素含量的变化，不利于其适应光剧烈波动环境
D．培育出光照减弱时NPQ 降低的黄瓜品种，能提高其光合产量
【答案】C
【分析】分析题意，本实验目的是探究光波动对植物光合作用的影响，实验的自变量是光波动频率，因变
量是光合作用，可通过生物量、光合色素含量和NPQ 等进行比较。
【详解】A、据图可知，T1 组和T2 组的光合色素基本相同，但T1 组的生物量远高于T2 组，由此推断，
与T1 组相比，T2 组黄瓜幼苗光合作用固定的光能少，A 正确；
B、由题意“强光下发生的NPQ 在光减弱时仍会持续一段时间”可知，随着光波动频率的增大，NPQ 指标
也在增加，黄瓜幼苗在弱光期NPQ 的总持续时间越长，B 正确；
C、NPQ 能够避免强光损伤光和结构，从图中可知，T3 组NPQ 指标最高，能更好的适应光剧烈波动的环
境，C 错误；
D、NPQ 指标越大，其生物量越小，故培育出光照减弱时NPQ 降低的黄瓜品种，能提高其光合产量，D 正
确。
故选C。
20．科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响，得到实验结果如下图。请据
图判断下列叙述不正确的是（ ）
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A．光照强度为a 时，造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同
B．光照强度为 b 时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是温度的不同
C．光照强度为a～c，曲线Ⅰ、Ⅲ光合作用强度随光照强度升高而升高
D．光照强度为a～b，曲线Ⅰ、Ⅱ光合作用强度随光照强度升高而升高
【答案】C
【分析】影响光合作用的主要环境因素有光照强度、温度、二氧化碳浓度等。由于图中涉及自变量较多，
因此可分组探究：曲线Ⅰ和Ⅱ、曲线Ⅱ和Ⅲ；确定光照强度后曲线Ⅰ和Ⅱ的自变量为温度；而曲线Ⅱ和Ⅲ
的自变量为二氧化碳浓度。
【详解】A、光照强度为a 时，曲线Ⅱ和Ⅲ的光照强度相同、温度相同，而曲线Ⅱ的光合速率，明显高于
曲线Ⅲ，说明此处造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是CO2 浓度不同，A 正确；
B、光照强度为b 时，曲线Ⅰ和Ⅱ的光照强度相同，二氧化碳浓度相同，因此造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强
度差异的原因是温度的不同，B 正确；
C、光照强度为a~c，曲线Ⅲ光合作用强度不再增强，说明a 点时就达到饱和点，C 错误；
D、图中看出，光照强度为a～b，曲线Ⅰ、Ⅱ的光合作用强度随光照强度升高而升高，D 正确。
故选C。
21．小唐家里计划修建一座蔬菜大棚，他结合所学知识给出若干建议，其中包括在大棚内安装太阳能灯和
增加供暖装置，他的建议和依据的原理正确的是（ ）
A．阴天开启太阳能灯补光后，叶绿体基质和类囊体之间 ADP 的转运速率加快
B．光反应在光下进行，暗反应在暗处进行，夜晚要关闭太阳能灯让植物进行暗反应
C．供暖装置提高了大棚内昼夜温度，使酶的活性增加，利于有机物的积累
D．光照时间越长，温度越高，越有利于光合作用物质和能量的转化
【答案】A
【分析】温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，
光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。
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【详解】A、阴天光照不足，补光能可增加光反应速率，使叶绿体基质向类囊体转运ADP 的速率加快，合
成更多的ATP，为暗反应提供更多的ATP 和水光解产生的[H]，A 正确；
B、暗反应在光下也可以进行，夜晚无光时没有光反应提供的ATP 和[H]，暗反应无法进行，B 错误；
C、供暖装置提高了大棚内昼夜温度，而夜晚温度提升，呼吸作用加快，不利于有机物积累，C 错误；
D、温度过高，酶活性减弱，光合作用速率反而减慢，D 错误。
故选A。
二、多选题
22．通常情况下，光合作用依赖叶绿素a 来收集、转化可见光，用于光合作用。研究发现某些蓝细菌在近
红外光环境下生长时，含有叶绿素a 的光合系统会失效，而含有叶绿素f 的光合系统会启动。进一步研究
发现，叶绿素f 能吸收、转化红外光，用于光合作用。下列有关叙述不正确的是（ ）
A．培养蓝细菌研究光合作用时，需提供葡萄糖作为碳源
B．叶绿素f 主要分布在蓝细菌叶绿体类囊体薄膜上
C．叶绿素f 能够吸收、转化红外光，体现了蓝细菌对环境的适应
D．在正常光照条件下，蓝细菌会同时吸收可见光和红外光进行光合作用
【答案】ABD
【分析】真核生物有叶绿体，可以进行光合作用。叶绿素a 和叶绿素b 主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素
和叶黄素主要吸收蓝紫光。
【详解】A、蓝细菌属于自养生物，能够自己合成有机物，故培养蓝细菌研究光合作用时，不需要提供葡
萄糖作为碳源，A 错误；
B、蓝细菌为原核生物，无叶绿体，B 错误；
C、题干中指出，研究发现某些蓝细菌在近红外光环境下生长时，含有叶绿素f 的光合系统会启动叶绿素f
能够吸收、转化红外光，这是长期生物进化的结果，体现了蓝细菌对环境的适应，C 正确；
D、在正常光照条件下，光合作用依赖叶绿素a 来收集、转化可见光，而不利用红外光，D 错误。
故选ABD。
23．对菠菜叶中提取的色素进行纸层析，以色素扩散距离为横坐标，光合色素的含量为纵坐标，绘制图示
如下，下列叙述正确的是（ ）
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A．色素带最宽的是乙，丁色素的溶解度最大
B．四种色素中，丙和丁主要吸收红光和蓝紫光
C．实验结果表明，不同色素带的宽度是相同的
D．提取色素时，加入少许碳酸钙可防止研磨中色素被破坏
【答案】AD
【分析】1、绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以，可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。
绿叶中的色素不只一种，它们都能溶解在层析液中。然而，它们在层析液中的溶解度不同溶解度高的随层
析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。这样，几分钟后，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分
离开。
2、图中甲表示叶绿素b，乙表示叶绿素a，丙表示叶黄素，丁表示胡萝卜素。叶绿素a 和叶绿素b 主要吸
收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
【详解】A、分析图可知，色素含量最多的是乙，所以色素带最宽的是乙，丁扩散距离最远，所以丁色素
的溶解度最大，A 正确；
B、分析图可知，丙表示叶黄素，丁表示胡萝卜素，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，B 错误；
C、分析图可知，不同色素含量是不同的，所以不同色素带的宽度是不相同的，C 错误；
D、提取色素时，加入碳酸钙可防止研磨中色素被破坏，D 正确。
故选AD。
24．迁移率是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指标，可用于色素的鉴定。以新鲜菠菜绿叶为材
料进行色素的提取和分离实验，得到下表结果。下列相关叙述，正确的是（ ）
层析液
色素1
色素2
色素3
色素4
移动距离/cm
8.00
7.60
4.24
1.60
0.80
迁移率
——
0.95
0.53
0.20
0.10
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注：迁移率＝色素移动距离/层析液移动距离。
A．可用体积分数为95%的乙醇加入适量无水碳酸钠代替无水乙醇
B．新鲜菠菜绿叶的色素提取液呈绿色主要是由于存在色素3、4
C．4 种色素在层析液中的溶解度由大到小依次是色素1、2、3、4
D．迁移率为0.95 和0.53 的色素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光
【答案】ABC
【分析】叶绿体色素的提取和分离实验：
（1）提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提取色素。
（2）分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素，溶解度大，扩散速度快；
溶解度小，扩散速度慢。
（3）各物质作用：无水乙醇或丙酮：提取色素；层析液：分离色素；二氧化硅：使研磨得充分；碳酸钙：
防止研磨中色素被破坏。
（4）结果：滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素（最窄）、叶黄素、叶绿素a（最宽）、叶绿素b（第2
宽），色素带的宽窄与色素含量相关。
【详解】A、绿叶中色素的提取和分离实验中，如果没有无水乙醇，可以用体积分数95%的乙醇加入适量
无水碳酸钠作为提取液，A 正确；
B、色素提取液呈绿色主要是由于含有叶绿素a 和叶绿素b，两者在层析液中的溶解度较低，扩散距离较近，
可对应表中的3、 4，B 正确；
C、各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，溶解度大，扩散速度快，溶解度小，扩散速度慢，则4 种色
素在层析液中的溶解度由大到小依次是色素1、2、3、4，C 正确；
D、迁移率为0.95 和0.53 的色素分别对应胡萝卜素和叶黄素，两者主要吸收可见光中的蓝紫光，D 错误。
故选ABC。
25．某实验小组将叶绿体和相关化学物质在抽去空气的溶液中进行了如下实验：
组
别
叶绿体类型
加入的物质
条件
溶液中的物质及颜色
甲
组
完整叶绿体
NADP+溶液
适宜温度和光照等条
件
微量O2
乙
组
叶绿体膜破裂的匀浆
NADP+溶液
微量O2和NADPH
丙
组
完整叶绿体
DCPIP 溶液
微量O2，溶液为蓝紫色
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丁
组
叶绿体膜破裂的匀浆
DCPIP 溶液
微量O2，溶液变为无色
注：DCPIP 是一种可以接受氢的化合物，氧化态为蓝紫色，被还原后为无色
关于该实验的分析错误的是（ ）
A．该实验说明光合作用产生的O2中的氧元素全部来源于H2O
B．向实验后的甲组通入CO2并黑暗处理，可证明光反应和暗反应不是同一个化学反应
C．对比丙组和丁组实验，说明DCPIP 不能穿过叶绿体的双层膜
D．向实验后的乙组通入CO2并黑暗处理，检测NADPH 的含量可证明其参与暗反应
【答案】AB
【分析】题表分析：离体的叶绿体中加入“氢接受者”，比如二氯酚吲哚酚（DCPIP），光照后依然能够
释放氧气，蓝色氧化状态的DCPIP 接受氢后变成无色还原状态，该原理显示离体的叶绿体在有光的条件下
产生了氢，同时也能说明在光下离体的叶绿体中能产生NADPH，同时产生氧气。
【详解】A、该实验在抽去空气的溶液中发生，说明水的光解产生了氧气，但没有直接研究氧元素的路径，
无法直接证明产生的O2 中的氧元素来源于H2O，而不来源于CO2，A 错误；
B、向实验后的甲组通入CO2 并黑暗处理，由于没有NADPH，不发生暗反应，不可证明光反应和暗反应
不是同一个化学反应，B 错误；
C、实验利用完整的叶绿体进行实验无还原态DCPIP 生成，最可能的原因是DCPIP 不能穿过完整的叶绿体
双层膜参与O2 产生（光反应）的过程，C 正确；
D、向实验后的乙组通入CO2 并黑暗处理，检测NADPH 的含量，若因消耗而减少可证明其参与暗反应，
D 正确。
故选AB。
26．图1 表示夏季晴朗的一天，某种绿色植物在24 小时内O2吸收和释放速率的变化示意图，A、B 点对应
时刻分别为6 点和19 点。图2 表示光照强度与植物光合速率的关系。下列有关叙述错误的是（ ）
A．图1 中24 小时内进行光合作用的时段是6～19 点
B．图1 的阴影部分可表示24 小时内有机物的积累量
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C．图2 中限制AC 段光合速率的外因主要是光照强度
D．图2 中限制C 点光合速率的因素可能是色素含量
【答案】AB
【分析】对于光合作用的图形应把握以下几点：如分清横纵坐标的含义、图形中的交点、拐点、最高点、
最低点等点的含义，对于图1 中的6 时和19 时属于交点，其代表的含义是光合速率=呼吸速率，等同于图
2 中的B 点，据此答题。
【详解】A、据图分析，图1 中0〜5 点和20〜24 点氧气吸收速率一直保持最大，只进行呼吸作用，图1 中
24 小时内进行光合作用的时段是5～20 点，A 错误；
B、图中6 时和19 时光合速率=呼吸速率，故图1 的阴影部分可表示6〜19 点有机物的积累量，B 错误；
CD、图2 中A〜C 段光合速率随光照强度的增大而增大，说明此段限制光合速率的主要外界因素是光照强
度，C 点时，限制光合速率的因素可能是温度、二氧化碳浓度、色素含量等，CD 正确。
故选AB。
27．下图是夏季连续两昼夜内，某野外植物CO2的吸收量和释放量的曲线图，S1～S5表示曲线与横轴围成
的面积。下列有关叙述正确的是（ ）
A．图中B 点和I 点的光合速率与呼吸速率相等
B．导致图中FG 段和HI 段光合速率降低的原因相同
C．两昼夜有机物的积累量可用S2+S4-（S1+S3+S5）表示
D．图中C 点、D 点和F 点，细胞中生成ATP 的场所相同
【答案】AC
【分析】S1+S3+S5 为有机物的减少量，S2+S4 为有机物的增加量，若前者大于后者，则有机物积累量为负
值。
【详解】A、图中B 点和I 点CO2 的吸收量为0，即净光合速率为0，光合速率与呼吸速率相等，A 正确；
B、导致图中FG 段光合速率降低的原因是部分气孔关闭，CO2 浓度降低，导致HI 段光合速率降低的原因
是光照强度减弱，B 错误；
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C、图中两昼夜有机物的积累量=白天积累量－夜间呼吸消耗的量，可用S2+S4-（S1+S3+S5）表示，C 正
确；
D、图中C 点和F 点光合作用与细胞呼吸都进行，此时生成ATP 的场所为细胞质基质、线粒体和叶绿体，
D 点只进行细胞呼吸，此时生成ATP 的场所为细胞质基质和线粒体，D 错误。
故选AC。
三、综合题
28．某实验小组的同学为了探究菠菜叶中色素的种类与含量，将新鲜菠菜绿叶中的色素进行分离，提取光
合色素，开展了相关实验，请根据下图，回答以下问题：
(1)本实验中提取色素所用试剂为 。
(2)在菠菜叶研磨的过程中，学生分别加入了二氧化硅和 ，这样做的目的是
。
(3)在用滤纸条分离绿叶中色素的实验中，所用的分离方法称为 法，选用此法的原理是
，实验结果如上图所示，从下到上第三条色素带的名字是 。
(4)另一实验小组也进行了此实验，但分离得到的色素带的颜色较浅，其原因可能是： 。
a.提取时画滤液的细线接触层析液
b.实验选用菠菜叶不够新鲜
c.在对菠菜进行研磨时加入的无水乙醇过少
d. 在对菠菜进行研磨时未加二氧化硅
(5)有同学查阅资料得知，植物体内叶绿素含量的多少与不同的植物种类有关。现欲探究菠菜，芹菜，菜心
三种不同蔬菜体内的叶绿素含量的多少，请你简要写出实验的主要思路：
。
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【答案】(1)无水乙醇
(2) 碳酸钙 保证研磨充分，防止绿叶中的色素被破坏
(3) 纸层析 不同色素在层析液中溶解度不同 叶黄素
(4)b、d
(5)取等量且适量生长状况良好且相似的菠菜，芹菜，菜心叶进行色素提取，利用纸层析法进行分离，重复
多次实验，观察滤纸条上色素带深浅和宽窄，根据实验结果得出结论
【分析】绿叶中色素的提取和分离实验，提取色素时需要加入无水乙醇（溶解色素）、石英砂（使研磨更
充分）和碳酸钙（防止色素被破坏）；分离色素时采用纸层析法，原理是色素在层析液中的溶解度不同，
随着层析液扩散的速度不同，最后的结果是观察到四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素（橙黄色）、叶
黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。
题图分析，图中1~4 分别表示胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a 和叶绿素b。
【详解】（1）叶绿体色素能溶解到有机溶剂中，因此，本实验中提取色素所用试剂为有机溶剂，通常用
的是无水乙醇。
（2）在菠菜叶研磨的过程中，学生分别加入了二氧化硅和碳酸钙，其中加入前者的目的是为了保证研磨
充分，加入后者的目的是为了保护色素，防止绿叶中的色素被破坏。
（3）在用滤纸条分离绿叶中色素的实验中，所用的分离方法称为纸层析法，该方法的原理是利用不同色
素在层析液中溶解度不同，进而不同色素在滤纸上扩散的速度不同，溶解度大的扩散得快，溶解度小的扩
散得慢，因而能将各种不同的色素分离开来，图中从上到下第三条色素带的名字是叶绿素a，该条带最宽，
说明绿叶中叶绿素a 含量最高。
（4）a、层析时，层析液没过滤液细线，使色素溶解在层析液中，则不会出现色素带，不符合题意，a 错
误；
b、实验选用菠菜叶不够新鲜，导致色素被分解，因而层析得到的色素带较淡，b 正确；
c、在对菠菜进行研磨时加入的无水乙醇过少，z 则会可能导致色素带颜色较深，不会出现色素带变淡的情
况，c 错误；
d、研磨时没有加入SiO2，导致研磨不充分，色素没有充分提取，因而色素带较淡，d 正确。
故选bd。
（5）通过进行色素提取与分离实验可以获得叶绿体色素，且通过纸层析法能够分离色素，且根据色素带
的宽窄可判断色素含量的多少，为此，设计实验如下：取等量且适量生长状况良好且相似的菠菜，芹菜，
菜心叶进行色素提取，利用纸层析法进行分离，重复多次实验，观察滤纸条上色素带深浅和宽窄，通过比
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较得出相应的结论。
29．海南是我国火龙果的主要种植区之一、由于火龙果是长日照植物，冬季日照时间不足导致其不能正常
开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同
补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。
回答下列问题。
(1)光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是 ；用纸层析法分离叶绿体色素获得
的4 条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第 条。
(2)本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是 ，该光源的最佳补光时间是 小时/天，判断该光
源是最佳补光光源的依据是 。
(3)现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果
产量的最适光照强度（简要写出实验思路）。
【答案】(1) 叶绿素（或叶绿素a 和叶绿素b） 一和二
(2) 红光+蓝光 6 不同的补光时间条件下，红光+蓝光光源组平均花朵数均最多
(3)将生长状况相同的火龙果分三组，分别用三种不同光照强度的白色光源对火龙果进行夜间补光6 小时，
其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花朵数
【分析】1、光合色素的提取和分离实验中，用纸层析法分离叶绿体色素的原理为，不同的色素在层析液
中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，分离后获得4 条色素带，由下到上
分别为叶绿素b（黄绿色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶黄素（黄色）、胡萝卜素（橙黄色），其中叶绿素a
和叶绿素b 统称为叶绿素，主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素统称为类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
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2、分析题图，补光时间为6 小时/天，且红光+蓝光组平均花朵数最多，即在此条件下最有利于火龙果成花。
【详解】（1）火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是叶绿素a 和叶绿素b，二者统称为叶绿素。
用纸层析法分离叶绿体色素获得的4 条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素
的色素带位于第一条和第二条。
（2）根据实验结果，三种补光光源中最佳的是红光+蓝光，因为在不同补光时间条件下，红光+蓝光组平
均花朵数都最多，该光源的补光时间是6 小时/天时，平均花朵数最多，所以最佳补光时间是6 小时/天。
（3）本实验要求对三种不同光照强度的白色光源，探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度，
所以将生长状况相同的火龙果分三组，分别用三种不同光照强度的白色光源对火龙果进行夜间补光6 小时，
其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花朵数。
30．在CO2浓度为0.03%、温度适宜的条件下，测得某绿色植物CO2的吸收量与光照强度（白光照射）的
关系如图甲所示。净光合作用速率可用单位时间内CO2的吸收量表示，净光合作用速率=总光合作用速率
—呼吸速率，假设实验过程中植物的呼吸速率不变。请回答下列问题：
(1)植物叶肉细胞中的色素分布在 （填细胞器的名称），其中光合色素中的叶绿素主要吸收
光。
(2)在P 点，产生ATP 的场所有 ；在Q 点，叶肉细胞中叶绿体和线粒体之间的CO2和O2的交
换情况如图乙中的 所示。
(3)若其它条件不变，换用光照强度与白光对应相同的绿光进行如图甲所示的实验，则图甲中的P 点的位置
如何变化？ 。
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(4)在光照强度为3klx 时，光合作用固定CO2的速率是 mol•h-1，请简要说明该数值是如何测得的？
。
【答案】(1) 叶绿体、液泡 蓝紫光、红光
(2) 细胞质基质、线粒体 I
(3)不动
(4) 1 在CO2 浓度为0.03%的适宜温度下，先在黑暗条件，测得该植物每小时细胞呼吸向外界释
放CO2 速率为0.4mol·h-1，然后在光照强度为3klX 条件，测得每小时净光合从外界吸收CO2 速率为
0.6mol·h-1，将二者数值相加
【分析】1、分析图甲：P 点时光照强度为0，此时植物只进行呼吸作用，Q 点时植物的呼吸速率=光合速率，
L 点为植物的光饱和点，此后随光照强度增加，光合速率不再增加。
2、图乙中Ⅰ表现为细胞吸收二氧化碳、释放氧气，故此时细胞的光合速率大于呼吸速率；Ⅱ中细胞吸收
氧气，释放二氧化碳，细胞的呼吸速率大于光合速率；Ⅲ中细胞不释放、也不吸收氧气和二氧化碳，此时
光合速率=呼吸速率；Ⅳ中只有线粒体进行呼吸作用。
【详解】（1）一般植物细胞中的色素分布在叶绿体和液泡，光合色素分布在叶绿体，花青素分布在液泡
中，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。
（2）当光照强度为0 时（P 点）植物不进行光合作用，只进行有氧呼吸，产生ATP 的场所有细胞质基质和
线粒体；在Q 点，植物光合作用速率等于呼吸作用速率，而由于植物中存在不能进行光合作用的细胞，叶
肉细胞光合作用速率大于呼吸作用速率，需要从外界吸收CO2，并朝外界释放O2，对应图I。
（3）光合色素对于绿光的吸收最少，所以绿光照射相当于降低光照强度，则光饱和点（L 点）向左下移动；
光合速率降低，呼吸速率不变，所以只有增强光照才能与呼吸作用相等，所以Q 点右移，P 点为呼吸强度，
一般不会随光照强度而变化。
（4）在光照强度为3Klx 时，光合作用固定CO2 的速率=净光合作用+呼吸作用=0.6+0.4=1mol•h-1，首先要
测定呼吸作用，在CO2 浓度为0．03%的适宜温度下，先在黑暗条件，测得该植物每小时细胞呼吸向外界
释放CO2 速率为0.4mol·h-1，再测净光合作用，在光照强度为3klx 条件，测得每小时净光合从外界吸收
CO2 速率为0.6mol·h-1，将二者数值相加。
31．我国有着悠久的水稻种植历史。为解决水稻种植中水肥消耗量大、利用率低的问题，农业工作者研究
不同条件下水稻的光合特性及其产量，测得有关数据如表所示。请回答：
水肥组合
胞间CO2浓度
µmol/mol
分蘖期光合速率
µmol/(m2·s)
灌浆期光合速率
µmol/(m2·s)
结实
率%
产量
t/hm2
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湿润
灌溉
N0（不施氮肥）
315.23
19.59
16.31
71.70
5.94
N1（150kg/hm2尿素
氮）
317.47
21.87
16.05
65.15
6.98
N2（120kg/hm2尿素氮
+30kg/hm2有机氮）
317.70
21.31
15.88
69.37
7.25
N3（90kg/hm2尿素氮
+60kg/hm2有机氮）
319.59
18.12
16.88
73.66
7.42
(1)据表分析，该研究的自变量有 。
(2)研究表明，合理施用有机氮肥可提高水稻产量，一方面是由于 ，使胞间CO2浓度升高，有利于光
合作用的进行；另一方面是能提高 上叶绿素的含量，提高了光反应速率，从而为暗反应的顺利进行
提供更多的 。
(3)据表分析，湿润灌溉时，促进分蘖期和灌浆期水稻生长的有机氮肥最佳比例依次是 ，这提示在生
产中给水稻施肥时应注意 。
(4)综合上述研究，农业工作者指出提高水稻产量的最佳水肥组合为“湿润灌溉+90kg/hm2尿素氮+60kg/hm2
有机氮”，表中支持该结论的依据有 。
【答案】(1)氮肥使用量、有机氮肥比例
(2) 土壤微生物将有机氮肥分解为无机盐和CO2，增大了农田中CO2 浓度 叶绿体类囊体薄膜
NADPH 和ATP
(3) 0.40% 依据水稻生长不同时期调整氮肥类型及有机氮肥的比例
(4)该水肥组合条件下，水稻的结实率较高，产量最高
【分析】光合作用光反应阶段：叶绿体中光合色素吸收的光能，有以下两方面用途。一是将水分解为氧和
H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ(NADP+)结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)。
NADPH 作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；二是
在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP 与Pi 反应形成ATP。这样，光能就转化为储存在ATP 中的化
学能这些ATP 将参与第二个阶段合成有机物的化学反应。
【详解】（1）本实验研究不同条件下水稻的光合特性及其产量，该研究的自变量为（不同条件）有无施
加氮肥，氮肥使用量、有机氮肥比例。
（2）合理施加有机氮肥可提高水稻产量，一方面是土壤微生物将有机氮肥分解为无机盐和CO2，增大了
农田中CO2 浓度，使胞间CO2 浓度升高，另一方面是能提高叶绿体类囊体薄膜上叶绿素的含量，提高光
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反应速率，为暗反应提供更多ATP 和NADPH。
（3）据表分析，湿润灌溉时，分蘖期光合速率最大的一组为N1 不加有机氮肥，灌浆期光合速率最大的一
组为N3 施用90kg/hm2 尿素氮+60kg/hm2 有机氮，所以促进分蘖期和灌浆期水稻生长的有机氮肥最佳比例
分别是0.40%；这提示在生产中依据水稻生长不同时期调整氮肥类型及有机氮肥的比例。
（4）(4)表中“湿润灌溉+90kg/hm2 尿素氮+60kg/hm2 有机氮”该水肥组合条件下，与其他条件相比，水稻
的结实率较高，产量最高。
32．2020 年中央一号文件明确指出要稳定粮食生产，加大对大豆高产品种和玉米、大豆间作（间作是指
在同一土地上按照一定的行、株距和占地的宽窄比例种植不同种类的农作物）新农艺推广的支持度。根据
所学知识，思考回答下列问题：
(1)玉米和大豆的根系深浅不同，植株高矮不同玉米间作套种大豆可充分利用 （至少答出 2 点）
等资源提高农作物产量。
(2)与大豆共生的根瘤菌可以固氮，供作物利用。作物可利用氮元素合成与光合作用有关的化合物有
（写出两个即可），提高光合速率，增加产量。
(3)如图是玉米与某豆科作物间作和单作时，在不同光照强度下测得的单株玉米吸收CO2速率。（假设间作
与单作时各农作物间的株距相同）据图判断间作玉米对二氧化碳和光能的利用率较高做出此判断的依据是
。
(4)不同的玉米品种会为大豆带来不同的遮光效果，为研究最佳的相间种植组合，用黑色避阳网模拟不同玉
米的遮光效果，设CK（正常光照）、A1（一层黑色遮阳网遮阴，模拟 C 品种玉米）、A2（两层黑色遮阳
网遮阴，模拟 D 品种玉米）3 个处理组，每组中均种植南豆 12 和桂复 3 号两种大豆若干株，部分实验
结果如表所示。
品
种
处
理
净光合速率Pn
（μmol•m-2·s-1）
气孔导度Gs
（μmol•m-2·s-1）
胞间二氧化碳浓度Ci
（μmol•m-2·s-1）
蒸腾速率T
（μmol•m-2·s-1）
南
CK
18.074
0.438
260.999
5.006
31
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豆
12
A1
17.505
0.336
274.026
4.679
A2
12.503
0.304
327.818
4.561
桂
豆
3 号
CK
20.102
0.430
275.182
5.682
A1
17.503
0.348
286.178
5.040
A2
11.052
0.231
308.160
3.204
①根据上表，为尽可能提高相间种植时大豆的产量，应选择的种植组合是 。
②由上表可知：弱光环境下，由于光照强度不足，限制了光反应，导致 降低，进而导致
升高。
【答案】(1)不同层次土壤内的水分、养分（无机盐）、光能、空间等
(2)ATP、光合色素、酶、NADPH 等
(3)间作时光饱和点和最大二氧化碳吸收速率都大于单作时
(4) 南豆12 与C 品种玉米 光合速率 胞间二氧化碳
【分析】影响光合作用的环境因素：
温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作
用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。
二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化
碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。
光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增加到
一定的值，光合作用强度不再增强。
【详解】（1）玉米和大豆的根系深浅不同，植株高矮不同，因此设计玉米间作套种大豆，是利用深根系
作物与浅根系喜光作物搭配，各取所需，可充分利用不同层次土壤内的水分、养分（无机盐）、光能、空
间等资源。
（2）与大豆共生的根瘤菌可以固氮，供作物利用。作物可利用氮元素合成与光合作用有关的化合物，如
ATP、光合色素、酶、NADPH 等，进而可以提高光合速率，增加产量。
（3）据图可知，间作时光饱和点和CO2 最大吸收速率都大于单作时，说明间作条件下植物对光的利用率
和对二氧化碳的利用率提高，即间作玉米对二氧化碳和光能的利用率较高。
（4）①净光合速率越高，大豆的产量越高，由表可知，南豆12 与C 品种玉米相间种植时，大豆的净光合
速率较高，因此应选择的种植组合是南豆12 与C 品种玉米。
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②弱光环境下（A2 组），光反应减弱，生成的NADPH 和ATP 减少，暗反应速率也降低，进而导致胞间
CO2 浓度增加，同时也表现为光合速率下降。
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