题型二 影响光合作用因素的曲线分析
3.植物的光合作用受温度和光照强度的影响，下图表示植物在三种不同光照强度下消耗CO2的情况。下列分析正确的是( )
A.在－5～0 ℃时，温度和光照强度都是限制光合作用的因素 B.在10～30 ℃时，温度是限制光合作用的主要因素
C.在光照强度相同的情况下，0 ℃时的光合作用强度一定小于15 ℃时的光合作用强度 D.在温度相同的情况下，4倍光照强度时的光合作用强度一定大于1倍光照强度时的光合作用强度 答案 C
解析 由图可知，在－5～0 ℃时，温度是限制光合作用的因素；在10～30 ℃时，光照强度是限制光合作用的主要因素；光照强度相同，0 ℃时植物体内光合作用酶的活性低于15 ℃时酶的活性，所以0 ℃时的光合作用强度一定小于15 ℃时的光合作用强度；由图可知，在较低温度时，相同温度条件下，4倍光照强度和1倍光照强度下，光合作用强度相同，另外如果温度较高，蒸腾作用增强，植物会出现气孔关闭的现象，所以在温度相同的情况下，4倍光照强度时的光合作用强度不一定大于1倍光照强度时的光合作用强度。
4.下图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述，正确的是( )
A.t1→t2，叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加，基质中水光解加快、O2释放增多 B.t2→t3，暗反应限制光合作用。若在t2时刻增加光照，光合速率将再提高
C.t3→t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应增强的结果 D.t4后短暂时间内，叶绿体中ADP和Pi含量升高，C3化合物还原后的直接产物含量降低 答案 D
解析 水的光解、O2释放发生在叶绿体类囊体薄膜上，而不是叶绿体基质中，A项错误；t2→t3，限制光合速率的因素为CO2浓度，此时光照充足且恒定，若增加光照，光合速率不会提高，B项错误；t3→t4，暗反应增强，一定程度上加快ATP和ADP的相互转化，同时促
进了光反应，C项错误；突然停止光照，光反应减弱甚至停止，类囊体薄膜上ATP合成受阻，ATP含量减少，ADP和Pi含量升高，被还原的C3化合物减少，直接产物含量降低，D项正确。
5.某科研小组于夏季一晴天在一个大棚中以某桃树为实验材料，探究不同光照强度对叶片光合速率的影响，得到的变化曲线如图所示。实验期间分别于11时和15时打开和关闭通风口，请据图回答：
(1)上述实验中，大棚覆盖的塑料薄膜应选用________(颜色)；通过改变________________来设置不同的弱光环境。
(2)图中10时到11时的时间段内，限制各组光合速率的主要因素是________________；各组光合速率分别于12时、13时、14时又下降的原因可能是________________________。 (3)如表所示为用不同光照强度处理该桃树和某种栎树后得到的数据：
光合参数 (μmol·m2·s1) －－CK组 桃树 29.7 752.5 栎树 32.8 1 188.2 桃树 20.7 522 T1组 栎树 31.4 1 164.5 桃树 18.2 417.5 T2组 栎树 31.2 1 133.5 光补偿点 光饱和点
①分析表中数据可知，____________更适应弱光环境。
②Rubisco酶是植物光合作用过程中的一个关键酶，它所催化的反应是无机碳进入生物群落的主要途径，由此可知它应存在的场所是____________，它参与催化的是__________。 答案 (1)无色透明 黑色遮阳网的层数 (2)CO2浓度(或CO2含量) 大棚内温度升高，引起气孔关闭(气孔导度下降)，光合速率下降 (3)①桃树 ②叶绿体基质 CO2的固定 解析 (1)由题干和题图可知，该探究实验的自变量是光照强度，改变黑色遮阳网的层数是改变自变量的手段。(2)由CO2浓度曲线可知，10时到11时，CO2浓度迅速下降到低点，成为限制各组光合速率的主要因素；12时、13时、14时各组的光合速率分别又下降，而CO2浓度并不低，可推测其原因最可能是大棚内温度升高引起气孔关闭，从而使光合速率下降。
(3)①各组桃树的光补偿点和饱和点都比栎树的低，说明桃树更适应弱光环境。②由题意可知，Rubisco酶是参与CO2固定的关键酶，而CO2固定发生在叶绿体基质中，所以Rubisco酶应存在的场所是叶绿体基质。 技法提炼
深入认识影响光合作用的“限制因素”
(1)限制因素在曲线图中一般为横轴所示因素，即相关实验的自变量。 (2)限制因素可变，如“饱和点”的出现会改变限制因素，总结如下：
a点前限制因素为光照强度，之后为其他因素，外因如CO2浓度、温度等，内因如酶的活性、色素的含量等。b点前限制因素为CO2浓度，之后为其他因素，外因如光照强度、温度等，内因如酶的活性等。a、b点之后只有改变其他限制因素才能提高光合作用强度。
三、“共同担当”的呼吸与光合
1.(2014·新课标全国Ⅱ，6)关于光合作用和呼吸作用的叙述，错误的是( ) A.磷酸是光反应中合成ATP所需的反应物 B.光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与 C.人体在剧烈运动时所需要的能量由乳酸分解提供 D.病毒核酸的复制需要宿主细胞的呼吸作用提供能量 答案 C
解析 A项，光合作用的光反应中有ATP的合成，需要原料ADP和磷酸。B项，光合作用中叶绿素吸收并转化光能的过程与酶的催化作用无关。C项，乳酸是无氧呼吸的产物，在人体内不能继续分解供能，人体在剧烈运动时所需的能量是由葡萄糖分解提供的。D项，病毒无独立的代谢系统，病毒核酸的复制所需要的能量由宿主细胞的呼吸作用提供。
2.(2016·全国甲，31)BTB是一种酸碱指示剂，BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中，其中6支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。
试管编号 1 2 3 4 5 6 7
水草 距日光灯 的距离(cm) 50 min后 试管中溶 液的颜色
无 20 有 遮光* 有 100 有 80 黄 有 60 浅 绿 色 有 40 浅 蓝 色 有 20 浅绿色 X 浅黄色 绿 色 蓝 色 注：*遮光是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯100 cm的地方。 若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，回答下列问题：
(1)本实验中，50 min后1号试管的溶液是浅绿色，则说明2至7号试管的实验结果是由__________________________________引起的；若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的实验结果是________(填“可靠的”或“不可靠的”)。
(2)表中X代表的颜色应为________(填“浅绿色”、“黄色”或“蓝色”)，判断依据是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草_________________。 答案 (1)不同光强下水草的光合作用与呼吸作用 不可靠的
(2)黄色 水草不能进行光合作用，只能进行呼吸作用，溶液中CO2浓度高于3号试管 (3)光合作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的CO2量相等
解析 (1)依题意并结合表中信息可知：距日光灯的距离表示光照的强弱。2号试管遮光，其内的水草不能进行光合作用，但能进行呼吸作用；3～7号试管内的水草在有光的条件下，溶液颜色的变化是光合作用吸收的CO2量与呼吸作用释放的CO2量的综合作用的结果；1号试管为对照组，其中的NaHCO3可维持CO2浓度的相对稳定，2～7号试管为实验组。综上所述，若50 min后，1号试管的溶液是浅绿色，则说明2～7号试管的实验结果是由水草在不同光强下光合作用与呼吸作用引起的；若1号试管的溶液是蓝色，表明即使无水草，也会引起溶液颜色变化，因而2～7号试管的实验结果是不可靠的。(2)2号试管因遮光，其内的水草不能进行光合作用消耗CO2，但能通过呼吸作用释放CO2，所以试管内CO2浓度最高，X代表的颜色应为黄色。(3)5号试管中的溶液颜色与对照组1号试管的相同，均为浅绿色，说明在此条件下水草并未引起溶液中CO2含量变化，这意味着其光合作用强度与呼吸作用强度相等。
3.(2014·新课标全国Ⅱ，29)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。据图回答下列问题：
(1)当CO2浓度为a时，高光强下该植物的净光合速率为________。CO2浓度在a～b之间时，曲线____________表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。
(2)CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量________(填“大于”、“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。
(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑__________这一因素的影响，并采取相应措施。 答案 (1)0 A、B和C (2)光强 (3)大于 (4)光强
解析 (1)根据曲线图可知，当CO2浓度为a时，高光强下(曲线A)该植物的净光合速率为0；分析坐标图中曲线的走势可以看出，当CO2浓度在a～b之间时，曲线A、B、C的净光合速率都随着CO2浓度的增高而增高。(2)由题图可知，影响净光合速率的因素为CO2浓度和光强。当CO2浓度大于c时，由于受光强的限制，光反应产生的[H]和ATP不足，暗反应受到限制，曲线B和C的净光合速率不再增加。(3)当环境中的CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，植物的净光合速率小于0，说明该植物此时呼吸作用产生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。(4)据图可推测，光强和CO2浓度都会影响植物的净光合速率，因此若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应同时考虑光强这一因素的影响。
悟规律 主要探究环境因素(光照强度、光质、CO2浓度、温度、水分、肥料、盐溶液等)对细胞呼吸、光合作用的影响，常命制实验类非选择题。
1.理清光合作用与细胞呼吸的关系
2.明确3种元素的转移途径