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第1讲 光合色素与光能的捕获
1．下列关于光合作用的探究历程的叙述，不正确的是( ) ．
A．萨克斯让叶片在暗处放置几小时，然后一半遮光、一半曝光处理，得出光合作用需要光照才能进行的结论
B．恩吉尔曼以好氧细菌和丝状绿藻为实验材料进行实验，得出氧气是由叶绿体释放出来的结论
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C．卡尔文用C标记的CO2追踪了光合作用过程中碳元素的行踪，结果发现，CO2被用于合成糖类等有机物
D．鲁宾和卡门利用放射性同位素标记法，证明光合作用释放的氧气来自水
解析：选A。萨克斯让叶片在暗处放置几小时，然后一半遮光，一半曝光，证明了叶片在光下能产生淀粉。恩吉尔曼证明了光合作用产生氧气。卡尔文证明CO2被用于合成糖类等有机物。鲁宾和卡门证明了光合作用中的氧气来自水。
2．如图表示某同学做绿叶中色素的提取和分离的实验改进装置。下列与之有关的叙述中，错误的是( )
A．应向培养皿中倒入层析液
B．应将滤液滴在a处，而不能滴在b处
C．实验结果应是得到四个不同颜色的同心圆(近似圆形) D．实验得到的若干个同心圆中，最小的一个圆呈橙黄色
解析：选D。改进该实验，用圆形定性滤纸，在定性滤纸的中心滴上滤液，在扩散中会逐渐形成四个大小不同的同心圆，而不是若干个。最小的一个呈现黄绿色，是叶绿素b的颜色。
3．用菠菜叶进行绿叶中色素的提取和分离的实验，滤液经层析后，色素带在滤纸条上的分布顺序是( )
解析：选A。由于四种色素在层析液中溶解度的不同，造成其扩散速度不同。溶解度最大的是胡萝卜素，它扩散的距离最远，其次是叶黄素，而叶绿素的溶解度小，所以叶绿素a和叶绿素b分别在第三和第四条色素带上。
4．分别在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个研钵中加2 g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。
处理 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 石英砂(少量) ＋ ＋ ＋ CaCO3(少量) － ＋ ＋ 丙酮(10 mL) ＋ － ＋ 蒸馏水(10 mL) － ＋ － 注：“＋”表示加，“－”表示不加 则Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个研钵中的溶液颜色分别是( ) 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 精品K12教育教学资料
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D．黄绿色、几乎无色、深绿色
解析：选D。由表格内容可知，研钵Ⅰ中未加入CaCO3和蒸馏水，CaCO3可保护叶绿素等色素免受破坏，研钵Ⅰ缺少CaCO3而导致部分叶绿素被破坏，因而提取液呈黄绿色；研钵Ⅱ中未加入丙酮，丙酮用于溶解色素，色素不溶于蒸馏水，因此研钵Ⅱ中的色素不能被溶解，溶液几乎无色；研钵Ⅲ中未加入蒸馏水，可得到正常的提取液，故溶液呈深绿色。
5．下列是关于叶绿体中色素的提取和分离实验的几种说法，其中正确的是( ) A．色素提取的原理是色素在层析液中的溶解度不同 B．研磨叶片时加碳酸钙的作用是使研磨更加充分 C．色素分离的结果可以用下图表示
(1、2、3、4分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b)
D．层析液可由航空汽油和丙酮配制而成
解析：选D。色素提取的原理是色素能溶解于丙酮等有机溶剂，而分离的原理是色素在层析液中的溶解度不同；研磨叶片时加入碳酸钙的目的是防止对色素的破坏；色素分离的结果如选项C中所示，1、2、3、4分别表示的是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素；层析液可由航空汽油和丙酮按10∶1比例配制而成。
6．右图中①代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果，则图②所示结果最有可能来自于( )
A．水培的洋葱叶 B．生长的柳树幼叶 C．培养的衣藻 D．秋冬的银杏落叶
解析：选D。图①中由上而下的四条色素带依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b，图②中缺少了叶绿素，最可能来自于秋冬的银杏落叶。
7．在一定时间内，同一株绿色植物在哪种光的照射下，放出的氧气最多( ) A．红光和绿光 B．红光和蓝光 C．蓝紫光和绿光 D．蓝紫光和橙光
解析：选B。由于叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝光，所以同一株植物在红光和蓝光的照射下，放出的氧气最多。
8．如图为用分光光度计测定叶片中两类色素A和B吸收不同光波的曲线图，请判定A和B分别为( )
A．叶绿素a、类胡萝卜素 B．类胡萝卜素、叶绿素b C．叶黄素、叶绿素a D．叶绿素a、叶绿素b
解析：选A。由图知两曲线波峰分别为：A(红光和蓝光)，B(蓝紫光)，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素a主要吸收红光和蓝光。
9．在做植物实验的暗室中，为了尽可能地降低植物光合作用的强度，最好安装( ) A．红光灯 B．绿光灯 C．白炽灯 D．蓝光灯
解析：选B。叶绿体中的叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝光，而胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，对红光、白光、蓝光均有吸收，几乎不吸收绿光。
10．利用小球藻培养液进行光合作用实验时，在其中加入抑制暗反应的药物后，发现在同样的光照条件下释放氧气的速率下降。主要原因是( )
A．叶绿素吸收光能的效率下降
B．[H]等的积累，使光反应速率减慢 精品K12教育教学资料
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C．合成ATP所需酶的活性受到抑制
D．暗反应中生成的水减少，使光反应的原料不足
解析：选B。生物体是一个整体，当暗反应受抑制后，[H]与ATP的消耗减少，而光反应的进行又会使[H]与ATP积累，产物的积累会使光反应受到抑制，从而导致释放O2的速率下降。
11．绿色植物的叶片大多数是绿色的，对此现象解释正确的是( ) A．绿叶主要吸收太阳光中的绿光进行光合作用 B．绿叶较少吸收绿色光，较多反射绿色光
C．绿叶的色素中叶绿素的含量是类胡萝卜素的5倍 D．绿叶吸收各种颜色的太阳光，然后再放出绿光
解析：选B。植物进行光合作用主要吸收红光和蓝光，而对绿光的吸收最少，绝大部分反射了出来；叶绿素是类胡萝卜素含量的3倍，所以选项中合理的只有B。
12．将在黑暗中放置一段时间的叶片平均分成4份，置于不同的试管中，按下表进行实验，着色最浅的叶片所在的试管是( ) 试管编号 A B C D CO2溶液 ＋ ＋ ＋ ＋ 实验光照 白光 蓝光 红光 绿光 处理 碘液 ＋ ＋ ＋ ＋ 注：“＋”表示具有该条件 解析：选D。在不同的光照条件下，光合作用强度不同，叶片中产生的有机物(淀粉)的量也不同。在白光下，叶片光合作用最强，经碘液处理后，着色最深；在绿光下，叶片光合作用最弱，着色最浅。
13．下图是20世纪40年代美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究光合作用的示
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意图。他们用氧的同位素(O)分别标记H2O和CO2，使它们分别成为H2O和CO2，然后按示意图做实验。请对实验作出必要说明。
(1)在小球藻进行光合作用过程中，向第一组提供的物质是________和________；向第二组提供的物质是________和________；向两组共同提供的是__________________。
(2)图中A和B分别代表________和________，它们的相对分子质量比是________。 (3)这个实验说明了
________________________________________________________________________。
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解析：通过图示可清晰看到提供给第一组的物质是H2O和CO2；提供给第二组的是H2O和CO2，向两组共同提供的是光能、小球藻。虽然向每组提供的水和二氧化碳都有氧，但通过同位素的不同标记以及实验的有意安排，使光合作用释放出的氧为A和B两种。两位科学
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家的实验结果是A为O2，而B为O2。O2和O2的相对分子质量比是32∶36＝8∶9。
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答案：(1)H2O CO2 H2O CO2 光能和小球藻
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(2)O2 O2 8∶9
(3)光合作用产生的氧气中的氧全部来自水
14．1880年德国生物学家恩吉尔曼用巧妙的实验研究了光合作用的光谱。他将三棱镜产生的光谱投射到丝状绿藻上，并在丝状绿藻的悬液中放入一些好氧细菌，然后在显微镜下观察细菌在丝状绿藻各个部分的聚集情况。请分析：
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(1)细菌聚集较多的部分表示________的浓度高，即该部位丝状绿藻的________强度高。 (2)从细菌大量聚集的区域可以看出：光合作用主要利用的光谱为________区和________区。
(3)如果将该丝状绿藻长期放在500～550 nm波长的光下照射，丝状绿藻将会________，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 (4)用什么光照射时，丝状绿藻周围的细菌呈均匀分布？
________________________________________________________________________。 (5)太阳辐射中的红外光和紫外光________(填“能”或“不能”)被丝状绿藻利用。 解析：好氧细菌进行有氧呼吸时需要氧气，而光合作用产生氧气，所以细菌聚集多的部位即是光合作用强度高的部位。从题图可以看出，在红光区和蓝紫光区，细菌聚集最多，证明这些光谱可被色素吸收进行光合作用。500～550 nm范围的光区，藻类很少吸收利用，光合作用极弱，不能长时间存活。
答案：(1)氧气 光合作用 (2)红光 蓝紫光 (3)不能存活 500～550 nm为绿光区，极少被吸收，绿藻光合作用极弱(或不能进行光合作用) (4)正常的可见光
(5)不能
15．光和叶绿体是光合作用的重要条件，淀粉是光合作用的主要产物。要验证光合作用需要光和叶绿体，请根据提供的实验材料和用具，补充完整实验步骤和实验结果，并分析完成有关问题：
(1)材料用具：银边天竺葵(叶边缘呈白色，无叶绿体)，黑纸片，打孔器，白纸板，吸管，适宜浓度的酒精，碘液，回形针。
(2)方法步骤：
①________________________________________________________________________。 ②把黑纸片用回形针夹在绿色叶片的上半部分，然后把植株放在阳光下照射4～6 h。
③剪下此叶片，用打孔器分别在A__________、B____________、C__________部位各取一个叶圆片(如图所示)。
④把取下的叶圆片放入装有酒精溶液的试管中，热水浴加热、脱色，清水中漂洗。 ⑤________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)预期结果：
A____________；B____________；C____________。
解析：根据题目要求，该实验要完成两个问题的验证：①验证光合作用需要光；②验证光合作用需要叶绿体。由此，实验中要设计两个对照：有光与无光对照；有叶绿体与无叶绿体对照。实验的现象是利用淀粉遇碘变蓝检验是否产生了淀粉。
答案：(2)①将天竺葵放在黑暗处48 h 精品K12教育教学资料
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③黑纸片遮光部位 照光的绿色部位 照光的白色
⑤将三个叶圆片放在白纸板上，用吸管吸取碘液，分别滴在三个叶圆片上，观察结果 (3)不变蓝色 变蓝色 不变蓝色
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