新高考2023届高考生物新人教版一轮复习讲义第3单元第7课时光合作用的影响因素及其应用.docx
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1、第7课时光合作用的影响因素及其应用课标要求探究光照强度、CO2浓度等对光合作用强度的影响;关注光合作用与农业生产及生活的联系。考点一探究光照强度对光合作用强度的影响1实验原理:叶片含有气体,上浮叶片下沉充满细胞间隙,叶片上浮。2实验变量分析(1)自变量的设置:光照强度是自变量,通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。(2)因变量是光合作用强度,可通过观测单位时间内被抽去空气的圆形小叶片上浮的数量或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强弱。3实验流程4实验结果分析光照越强,烧杯内圆形小叶片浮起的数量越多,说明一定范围内,随着光照强度的不断增强,光合作用强度不断增强。5注
2、意事项(1)叶片上浮的原因是光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2,释放氧气,使叶肉细胞间隙充满了气体,浮力增大,叶片上浮。(2)打孔时要避开大的叶脉,因为其中没有叶绿体,而且会延长圆形小叶片上浮的时间,影响实验结果的准确性。(3)为确保溶液中CO2含量充足,圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。考向光合作用影响因素的实验探究1如图表示测定金鱼藻光合作用强度的密闭实验装置,氧气传感器可监测O2量的变化。已知光饱和点是指植物光合速率达到最大时的最小光照强度。下列叙述错误的是()ANaHCO3溶液可以为金鱼藻光合作用提供CO2B单色光照射时,相同光照强度下一定时间内用红光比用绿光测到的O2量多C
3、氧气传感器测到的O2量就是金鱼藻光合作用产生的O2量D拆去滤光片,改变光照强度,并将所得数据绘制成曲线可推知其光饱和点答案C解析氧气传感器测到的O2量就是金鱼藻净光合作用产生的O2量,即总光合作用产生的O2量与呼吸作用消耗的O2量的差值,C错误。2(2022昆明高三期末)某实验小组为验证KHCO3对某植物幼苗光合作用的影响,进行了甲、乙两组不同处理的实验,甲组用差速离心法制备叶绿体悬液进行实验,乙组将等量植物幼苗叶片切割成1mm2的叶小片进行实验,然后在适宜光照、20恒温条件下用氧电极测量这两组植物的O2释放速率,结果如图所示。下列相关叙述正确的是()A本实验的自变量是KHCO3的浓度,无关变
4、量为适宜光照、20恒温条件BKHCO3浓度为0.05molL1时,两组实验的O2释放速率存在差异的原因是光合速率不同C由该实验可推断,随着KHCO3浓度的增大,叶小片的O2释放速率会一直增大D加入清水组的叶小片中无O2释放,原因可能是光合作用产生的O2通过呼吸作用被消耗了答案D解析本实验的自变量是KHCO3的浓度以及对叶片的处理方式,A错误;KHCO3浓度为0.05 molL1时,两组实验的O2释放速率存在差异的原因可能是差速离心组测得的O2释放速率为总光合速率,而叶小片中测得的O2释放速率为净光合速率,二者的不同主要在于有无呼吸作用消耗O2,B错误。考点二光合作用的影响因素及其应用1光照强度
5、(1)原理:光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加,光反应速率加快,产生的NADPH和ATP增多,使暗反应中C3的还原加快,从而使光合作用产物增加。(2)曲线解读项目生理过程气体交换生理状态模型A点只进行呼吸作用吸收O2、释放CO2AB段呼吸作用大于光合作用吸收O2、释放CO2B点呼吸作用等于光合作用不与外界进行气体交换B点以后呼吸作用小于光合作用吸收CO2、释放O2(3)应用:温室大棚中,适当增强光照强度,以提高光合速率,使作物增产。2CO2浓度(1)原理:CO2影响暗反应阶段,制约C3的形成。(2)曲线解读图1中A点表示CO2补偿点,即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度
6、。图2中A点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B点和B点对应的CO2浓度都表示CO2饱和点。(3)应用:在农业生产上可以通过通风,增施农家肥等增大CO2浓度,提高光合速率。3温度(1)原理:温度通过影响酶的活性影响光合作用,主要制约暗反应。(2)应用:温室栽培植物时,白天调到光合作用最适温度,以提高光合速率;晚上适当降低室内温度,以降低细胞呼吸速率,保证植物有机物的积累。4水分和矿质元素(1)原理水既是光合作用的原料,又是体内各种化学反应的介质,如植物缺水导致萎蔫,使光合速率下降。矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成,对光合作用产生直接或间接的影响。(2)应用:施肥的同时,往往适当
7、浇水,小麦的光合速率会更大,此时浇水的原因是肥料中的矿质元素只有溶解在水中,以离子形式存在,才能被作物根系吸收。同时可以保证小麦吸收充足的水分,保证叶肉细胞中CO2的供应。(源于必修1P106“拓展应用”):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。分析曲线图并回答问题:710时的光合作用强度不断增强的原因是光照强度逐渐增大。1012时左右的光合作用强度明显减弱的原因是此时温度很高,导致气孔开度减小,CO2无法进入叶片组织,致使光合作用暗反应受到限制。1417时的光合作用强度不断下降的原因是光照强度不断减弱。从图中可以看出,限制光合作用的因素有光照强度、温度。依据本题提供的
8、信息,提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施:可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式,如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等,提高绿色植物光合作用强度。5多因子变量对光合速率的影响植物生活的环境是复杂多样的,环境中的各种因素对光合作用的影响是综合的。下面的曲线是科学家研究多种因素对光合作用影响得到的结果。请分析回答:(1)这三种研究的自变量分别是什么?提示光照强度、温度;光照强度、温度;光照强度、CO2浓度。(2)图3的研究中,对温度条件的设定有何要求?为什么?提示需要保持在最适温度,这样可能使实验结果更加明显。(3)图1中P点光照强度下,要想提高光合速率,可以采取什么措施?图2中P点温度条件下,
9、要想提高光合速率,可以采取什么措施?提示提高CO2浓度;提高CO2浓度。(4)根据图1分析,在30条件下,光照强度达到Q点之后,光合作用速率不再增加,限制因素可能有哪些?提示光合色素的含量、空气中CO2浓度。(5)图1结果不足以说明30是光合作用最适宜温度,为什么?如何改进实验才能获得正确的结果?提示实验提供的温度条件太少,需要在2040 之间增加温度梯度进行实验。(6)Q点之后,曲线会明显下降的是哪一个图?原因是什么?提示图2;温度升高,酶的活性会下降,甚至失活。6影响光合作用的内部因素(1)植物自身的遗传特性,如植物品种不同,以阴生植物、阳生植物为例(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶(3
10、)植物叶面积指数考向一光合作用影响因素的综合考查3下图甲表示某种植物叶肉细胞光合作用强度与光照强度的关系,图乙表示该植物叶肉细胞的部分结构(图中M和N代表两种气体)。据图判断,下列说法正确的是(注:不考虑无氧呼吸)()A图甲中的纵坐标数值即为图乙中的m4B图甲中c点时,图乙中有m1n1m4n4C图甲中e点以后,图乙中n4不再增加,其主要原因是m1值太低D图甲中a、b、c、d、e任意一点,图乙中都有m1n10,m2n20答案B解析图甲中的纵坐标数值即为图乙中的m3,A错误;图甲中c点时,光合速率等于呼吸速率,因此线粒体产生的二氧化碳刚好能供叶绿体利用,叶绿体产生的氧气刚好供线粒体利用,因此图乙中
11、有m1n1m4n4,B正确;图甲中e点以后,图乙中n4不再增加,其主要原因是m3值太低,或温度的限制,C错误;图甲中a、b、c、d、e任意一点,图乙中都有m1n10,但由于d、e点细胞呼吸强度小于光合作用强度,应为m3n30,c点细胞呼吸强度等于光合作用强度,m3n30,c、d、e点时,m2n20,D错误。4(2022北京东城区高三模拟)下图是各种环境因素影响黑藻光合速率变化的示意图。下列相关叙述正确的是()A若在t1前充CO2,则暗反应速率将显著提高Bt1t2,光反应速率显著提高而暗反应速率不变Ct3t4,叶绿体基质中NADPH的消耗速率提高Dt4后短暂时间内,叶绿体中C3/C5比值下降答案
12、C解析Ot1,光照较弱,光合速率较慢,限制因素为光照强度,若在t1前充CO2,则暗反应速率不会显著提高,A错误;t1t2,光反应速率显著提高,产生的NADPH和ATP增加,导致暗反应速率也增加,B错误;t3t4,CO2浓度增加,叶绿体基质中生成的C3增加,消耗NADPH的速率提高,C正确;t4后短暂时间内,由于缺少光照,ATP和NADPH减少,还原C3的速率减慢,但短时间内C3继续生成,故叶绿体中C3/C5比值将上升,D错误。考向二光(CO2)补偿点、饱和点的移动问题5下图为CO2吸收量与光照强度关系的坐标图,当光合作用相关因素改变后,a、b、c点的移动描述不正确的是()A若植物体缺Mg2,则
13、对应的b点将向左移B已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25和30,则温度由25上升到30时,对应的a点将下移,b点将右移C若原曲线代表阳生植物,则阴生植物对应的a点、b点、c点将分别向上移、左移、左移D若实验时将光照由白光改为蓝光(光照强度不变),则b点将向左移答案A解析若植物体缺Mg2,叶绿素含量降低,光合速率下降,需要更强光照条件,才能使光合速率等于呼吸速率,故b点右移,A错误;温度由25 上升到30 时,呼吸速率上升,故a点下移;呼吸速率上升,光合速率下降,要让光合速率呼吸速率,需要更强光照,故b点右移,B正确;植物光合作用最有效的光是红光和蓝紫光,若实验时将光照由白光改为蓝光
14、(光照强度不变),光合速率上升,要让光合速率呼吸速率,需要较弱光照即可,故b点将向左移,D正确。6如图所示,在图甲装置A与装置B中敞口培养相同数量的小球藻,以研究光照强度对小球藻产生氧气的影响。装置A的曲线如图乙。据图分析,下列叙述错误的是()A适当提高温度,P点将上移BP点处能产生ATP的细胞器只有线粒体C降低CO2浓度时,在图乙上的R点应右移D在图乙上绘制装置B的曲线,Q点应右移答案C解析适当提高温度,酶的活性升高,呼吸作用强度提高,P点上升,A正确;P点光照强度为0,不进行光合作用,只进行呼吸作用,故产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体,细胞器只有线粒体,B正确;降低二氧化碳浓度,光饱和
15、点会向左移动,氧气释放量减少,即R点应向左上移,C错误;装置B是缺镁培养液,则小球藻中叶绿素合成受阻,吸收光能减少,直接降低光合作用强度。Q点时光合作用强度等于呼吸作用强度,但是呼吸作用强度不变,则需要增加光照强度,提高光合作用强度,从而保证光合作用强度等于呼吸作用强度,故Q点应右移,D正确。考向三农业生产中的应用7(2022天津高三期中)夏季大棚种植,人们经常在傍晚这样做:延长2小时人工照光;熄灯后要打开门和所有通风口半小时以上;关上门和通风口。对于上述做法的生物学原理的分析,错误的是()A延长光合作用时间,可以提高有机物的制造量B起到降氧、降温、降湿度的作用,从而抑制细胞呼吸减少有机物消耗
16、C与时的状态相比,时叶肉细胞中线粒体的功能有所增强D可积累棚内CO2浓度来抑制细胞呼吸,并对下一天的光合作用有利答案C解析的目的是抑制有氧呼吸,故与时的状态相比,叶肉细胞中线粒体的功能有所减弱,C错误。8(2020全国,30)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动,促进作物的生长发育,达到增加产量等目的。回答下列问题:(1)中耕是指作物生长期中,在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施,该栽培措施对作物的作用有_(答出2点即可)。(2)农田施肥的同时,往往需要适当浇水,此时浇水的原因是_(答出1点即可)。(3)农业生产常采用间作(同一生长期内,在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提
17、高农田的光能利用率。现有4种作物,在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角度考虑,最适合进行间作的两种作物是_,选择这两种作物的理由是_。作物ABCD株高/cm1706559165光饱和点/molm2s112001180560623答案(1)减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争;增加土壤氧气含量,促进根系的细胞呼吸(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收(3)A和C作物A光饱和点高且长得高,可利用上层光照进行光合作用;作物C光饱和点低且长得矮,与作物A间作后,能利用下层的弱光进行光合作用重温高考真题演练1(2021北京,
18、3)将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后,测定HT植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下的光合速率,结果如图。由图不能得出的结论是()A两组植株的CO2吸收速率最大值接近B35时两组植株的真正(总)光合速率相等C50时HT植株能积累有机物而CT植株不能DHT植株表现出对高温环境的适应性答案B解析CO2吸收速率代表净光合速率,而总光合速率净光合速率呼吸速率。35 时两组植株的净光合速率相等,但呼吸速率未知,故35 时两组植株的真正(总)光合速率无法比较,B错误。2(2021广东,15)与野生型拟南芥WT相比,突变体t1和t2在正常光照条件下,叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同
19、(图1所示),造成叶绿体相对受光面积的不同(图2所示),进而引起光合速率差异,但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下,下列叙述错误的是()At2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)Bt1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)C三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关D三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大答案D解析由图1可知,t1较多的叶绿体分布在光照下,t2较少的叶绿体分布在光照下,由此可推断,t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度),t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收C
20、O2与呼吸释放CO2等量时的光照强度),A、B正确;三者的叶绿素含量及其他性状基本一致,由此推测,三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关,C正确。3(2018江苏,18)下图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率,下列假设条件中能使图中结果成立的是()A横坐标是CO2浓度,甲表示较高温度,乙表示较低温度B横坐标是温度,甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度C横坐标是光波长,甲表示较高温度,乙表示较低温度D横坐标是光强度,甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度答案D解析随着CO2浓度的增大,净光合速率先增大后趋于稳定,但由于净光合速率最大时对应着一个温度,即最适温度,低于或高于此温度,
21、净光合速率都将下降,所以无法确定在CO2浓度足够大时,甲、乙温度的高低,A错误;植物进行光合作用存在最适温度,高于最适温度后,净光合速率减小,所以随着温度升高,净光合速率应先升高后降低,B错误;由于光合色素主要吸收红光和蓝紫光,在相应光波长时,植物的净光合速率存在峰值,不应呈现先升高后趋于稳定的状态,且光波长一定时,较高温度下的净光合速率不一定较高,C错误;随着光强度的增加,净光合速率先增大后趋于稳定,在光强度足够强时,较高的CO2浓度下净光合速率较大,D正确。4(2021河北,19)为探究水和氮对光合作用的影响,研究者将一批长势相同的玉米植株随机均分成三组,在限制水肥的条件下做如下处理:(1
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