Question

17．为探究环境因素对光合作用强度的影响，设计进行下列实验．
实验材料和用具：100mL量筒，50W、100W、200W 和400W的台灯，冷开水，NaHCO₃，黑藻等．实验步
骤：

组别 次数	1	2	3	4
	50W	100W	200W	400W
第一次	5.0	12.0	21.0	19.2
第二次	5.3	11.5	20.0	18.5
第三次	5.0	12.0	20.0	19.0

①准备4套如图所示装置，编号为1～4．在瓶中各加入约500mL质量浓度为0.01g/mL NaHCO₃溶液后用冷开水充满．
②取4等份长势相同的黑藻分别放入1～4号装置．
③将4套装置放入暗室中，然后分别用50W、100W、200W和400W的台灯等距离地照射1～4号装置，观察气泡的产生情况．
④30min后停止光照，测量光合作用释放的O₂体积（mL）．
以上实验重复三次，实验结果见下表．分析并回答有关问题．
（1）该实验中的自变量是光照强度．列出实验中的两个控制变量（无关变量）：CO₂浓度（或NaHCO₃溶液量及浓度）、温度、pH值、光照时间、黑藻量等．
（2）若将NaHCO₃中的O标记为¹⁸O，那么培养一段时间后，在该植物叶肉细胞的叶绿体中可检测到含¹⁸O的物质有三碳化合物、葡萄糖等．若停止光照，在该植物叶肉细胞的叶绿体中可检测到含量明显升高的物质有三碳化合物、ADP、Pi等．
（3）根据装置图，上表中的实验数据是如何读出的？读量筒中收集到的水的体积．
（4）假若在相同温度条件下测得CO₂的产生量为10.0mL/h，将该植物放在50W台灯等距离地照射一昼夜，该植株重量的变化量是4.8mL（以O₂体积表示，取表中整数）
（5）若想确定黑藻生长的最适光照强度，请在本实验的基础上写出进一步探究的实验思路：缩小光强梯度，在1OOW一400W范围内设置更多组验．

Answer 1

分析 分析实验：台灯的功率代表光照强度，因此该实验的目的是探究光照强度对光合作用的影响．表中数据是量筒中收集到的水的体积，是光合作用产生氧气量与呼吸作用消耗氧气量的差值．分析表中数据：光照强度在50-200W时，随着光照强度的增强，光合作用强度逐渐增强．

解答 解：（1）该实验自变量是引起光合作用强度改变的因素，即光照强度，该自变量用不同功率的灯泡表示，其它可能引起光合速率改变的因素均为无关变量，包括C0₂（或NaHC0₃溶液）、温度、PH值、黑藻的数量．
（2）加入NaHCO₃的目的是为叶片提供二氧化碳，二氧化碳和五碳化合物固定生成三碳化合物，进一步还原成葡萄糖等化合物，因此该植物叶肉细胞的叶绿体中可检测到含¹⁸O的物质有三碳化合物、葡萄糖等．若停止光照，光反应停止，不能生成ATP和[H]，三碳化合物还原过程速率降低，则在该植物叶肉细胞的叶绿体中可检测到含量明显升高的物质有三碳化合物、ADP、Pi等．
（3）实验的因变量是光照强度改变后引起的实验结果改变，即氧气释放量，光合作用释放氧气的体积等于排出来的水的体积．
（4）假若在相同温度条件下测得CO₂的产生量为10.0mL/h，也就是呼吸作用消耗氧气为10.0mL/h，该植物在50W的光强下，光合作用的速率是$\frac{（5.0+5.3+5.0）×2}{3}$=10.2ml/h．将该植物放在50W台灯等距离地照射一昼夜，该植株重量的变化量是（10.2-10.0）×24=4.8mL．
（5）要确定最适光照强度，就要在100W-400W范围内缩小光照梯度，设置更多实验组．
故答案为：
（1）光照强度     C0₂（或NaHC0₃溶液）、温度、PH值、黑藻
（2）三碳化合物、葡萄糖等      三碳化合物、ADP、Pi等
（3）读量筒中收集到的水的体积
（4）4.8
（5）缩小光强梯度，在1OOW一400W范围内设置更多组验

点评 本题主要考查影响植物光合作用的主要因素，意在考查考生的识图能力和理解所学知识要点，把握知识间内在联系的能力；能运用所学知识，对生物学问题作出准确的判断．