Question

8．某研究性学习小组探究光合作用的影响因素．甲图为测定光合作用速率的装置，在密闭的玻璃钟罩中放一株植株和CO₂缓冲液，钟罩内气体体积的变化可根据毛细刻度管内红色液滴的移动距离测得．在不同强度的光照条件下测得气体体积如图乙中的A曲线所示．植物叶片的呼吸速率不变，请据图回答：
（1）在较强光照条件下，甲装置中的液滴向右移动，若将装置放置于黑暗条件下，则装置中毛细刻度管内红色液滴的移动方向与强光照射下的相反，其原因是植物有氧呼吸消耗O₂，释放出的CO₂被缓冲液吸收，气压降低．为了防止无关因素的干扰，还应设置对照组，即将植株换成大小相同的死植株，其他条件与甲相同．
（2）由图乙可知，A植物在光照强度为15千勒克斯时，1小时光合作用产生的气体量为200毫升．此时的呼吸商（放出CO₂，与吸收O₂的比值）为0.8，那么A植物光合作用除自身呼吸提供的CO₂外，还需从外界吸收160 毫升CO₂．
（3）为研究植株的呼吸商，设置A、B两个装置．A装置如上图的甲．B装置将CO₂缓冲液换成等量的蒸馏水（清水），其他条件与A相同．
①与图装置的处理不同，A、B两个装置必须置于黑暗中．
②一定时间后，A装置的液滴向左移动，该距离记为a．同时B装置的液滴移动距离记为b．
③根据B装置中液滴移动情况进行适当讨论
若液滴向左移动，则植株的呼吸底物中应该有脂肪物质，此时呼吸商为$\frac{a-b}{a}$；
若液滴不移动，并且假定呼吸底物为葡萄糖，则说明植株只进行有氧呼吸，此时呼吸商为1或a/a．
若液滴向右移动，原因是植株进行有氧呼吸和无氧呼吸，此时呼吸商为$\frac{a+b}{a}$．
④实验过程中同样也可能遇到外界气压等因素所引起的干扰，为此还要设置对照组C，C组设置办法为将植株换成大小相同的死植株，其他条件与A相同．

Answer 1

分析 分析图1装置可知，大大豆苗既进行光合作用（吸收二氧化碳释放氧气），又进行呼吸作用（吸收氧气释放二氧化碳），而缓冲液可以为植物的光合作用提供稳定的二氧化碳，因此容器中气体量变化为光合作用氧气的净释放量．
图2中，光照强度为0时对应的值为呼吸速率；而纵轴所对应的值为净光合速率．

解答 解：（1）在较强光照条件下，光合速率大于呼吸速率，而光合作用消耗的二氧化碳由缓冲液补充，因此释放出氧气导致密闭装置内气体压强增大，使装置中的液滴向右移动．若将装置放置于黑暗条件下，植物有氧呼吸消耗O₂，释放出的CO₂被缓冲液吸收，气压降低，则装置中毛细刻度管内红色液滴的向左移动．为了防止无关因素的干扰，还应设置对照组，即将植株换成大小相同的死植株，其他条件与甲相同．
（2）由于总光合量=净光合量+呼吸量，图乙植物光照强度为15千勒克斯时，1小时气体体积为150毫升，所以光合作用产生的气体量为150+50=200毫升．植物呼吸作用消耗50ml氧气，根据呼吸商0.8，植物呼吸作用释放40ml二氧化碳，而一共需要200ml二氧化碳，所以植物还需从外界吸收二氧化碳160ml．
（3）①呼吸商为二氧化碳的释放量与氧气吸收量的比值．图甲装置如在黑暗条件下能够测定氧气的吸收量，作为A装置；还必须测定计算CO₂的释放量，因此B装置不设缓冲液，换成等量的蒸馏水（清水），其他与A装置相同，并且也放在黑暗条件下．
②一定时间后，A装置进行光合作用和呼吸作用，在黑暗条件下能够测定氧气的吸收量，液滴向左移动，该距离记为a．同时B装置中测定的值为氧气吸收量和二氧化碳释放量的差值，B装置的液滴移动距离记为b．因此可由装置A中的氧气的释放量计算出B装置中二氧化碳的释放量，进行计算呼吸商．
③由于脂肪的碳氢比例高，呼吸作用消耗的氧气多，而释放的二氧化碳少，导致装置B红色液滴向左移动．若液滴不移动，并且假定呼吸底物为葡萄糖，则说明植株只进行有氧呼吸，产生的二氧化碳和消耗的氧气量相同，此时呼吸商为1或a/a．若液滴向右移动，植株进行有氧呼吸和无氧呼吸，产生的二氧化碳大于消耗的氧气量，其中有部分来自于无氧呼吸产生的二氧化碳，此时呼吸商为   $\frac{a+b}{a}$．
④实验过程中同样也可能遇到外界气压等因素所引起的干扰，为此还要设置对照组C，C组设置办法为将植株换成大小相同的死植株，其他条件与A相同．
故答案为：
（1）右     植物有氧呼吸消耗O₂，释放出的CO₂被缓冲液吸收，气压降低      将植株换成大小相同的死植株，其他条件与甲相同
（2）200      160
（3）将CO2缓冲液换成等量的蒸馏水（清水），其他条件与A相同
①置于黑暗中
②左
③脂肪       $\frac{a-b}{a}$      植株只进行有氧呼吸        1或a/a    植株进行有氧呼吸和无氧呼吸   $\frac{a+b}{a}$
④将植株换成大小相同的死植株，其他条件与A相同

点评 本题考查了光合作用的过程、以及光合速率、呼吸速率实验的测定等知识，意在考查考生分析实验装置的能力，并能够自主设计实验，对考生的能力要求较高，难度适中．