Question

为了验证光质对叶片光合作用的影响，请用所提供的实验材料与用具，在给出的实验步骤的基础上，继续完成实验步骤的设计和预测实验结果，并对预测结果进行分析．
实验材料与用具：小烧杯三只、三棱镜、打孔器、注射器、40W灯泡、烧杯、富含CO2的NaHCO3稀溶液（为光合作用提供原料）、绿叶（如菠菜叶）（实验过程中光照和温度等条件适宜，空气中O2和CO2在水中的溶解量忽略不计）．
（一）实验步骤：
（1）取生长旺盛的绿叶，用直径为1cm的打孔器打出小圆形叶片30片（注意避开大的叶脉）
（2）将圆形叶片置于注射器内，并让注射器吸入清水，待排出注射器内残留的空气后，用手堵住注射器前端的小孔并缓缓拉动活塞，使小圆形叶片内的气体逸出．这一步骤可重复几次．
（3）将内部气体逸出的小圆形叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用．（这样的叶片因为细胞间隙充满水，所以全都沉到水底．）
（4）

 

．
（5）

 

．
（6）

 

．
（二）预测结果并分析：
预测结果：

 

结果分析：

 

（三）结果及讨论：若增强单色光光照强度，能否对实验结果产生影响？

 

，试在同一坐标图中画出不同类型的单色光（光质）下，光照强度与光合作用强度的关系曲线来说明这个问题．

 

．

Answer 1

考点：光反应、暗反应过程的能量变化和物质变化

专题：

分析：分析实验可知，本实验的自变量为光质，观察因变量为同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量，因此在补充实验时利用对照实验的单一变量原则，其它无关变量要保持相同且适宜，如：光照强度、NaHCO₃稀溶液的量、以及小圆形叶片的数量等．
本实验还涉及了色素的吸收光谱，考生要识记色素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少．

解答： 解：（4）在进行实验操作时，要遵循单一变量原则，即光质不同，其它如：叶圆片的数量、NaHCO₃稀溶液的量、灯泡的功率和距离等均属于无关变量，应保持相同且适宜，故步骤为取三只小烧杯，分别倒入20mL富含CO₂%的NaHCO₃稀溶液．并分别向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片．
（5）在进行实验操作时，要遵循单一变量原则，即光质不同，用40W灯泡照射，三棱镜色散形成红光、黄光、绿光分别作用于三只小烧杯．
（6）由于不同光质导致光合速率有所区别，因此实验的因变量就是产生的氧气的多少，所以观察并记录的指标是同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量（或上浮相同数量圆叶片所需时间）．
（二）在结果预测时，根据色素的吸收光谱，色素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少，因此单位时间内红光作用的小烧杯内的小圆形叶片浮起的数量最多，绿光作用的小烧杯内的小圆形叶片浮起的数量最少．
结果分析：因为绿叶中的色素吸收红光和蓝紫光的能力最强，吸收绿光的能力最弱．因此在红光照射时产生O2的速度最快，叶肉细胞间隙的O2增加最快，叶片上浮的速度也就最快，相反绿光照射的烧杯叶片上浮最慢．
（三）光照强度hi影响光合速率，故会导致实验结果的变化，画曲线图时，横坐标为光照强度，纵坐标为光合作用强度，首先它们均会随着光照强度的增强光合速率提高，只是红光斜率最大，绿光斜率最小，并且都会达到饱和点，三条曲线的最大光合速率相等．
故答案为：（4）取三只小烧杯，分别倒入20mL富含CO₂%的NaHCO₃稀溶液．并分别向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片
（5）用40W灯泡照射，三棱镜色散形成红光、黄光、绿光分别作用于三只小烧杯
（6）观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量（叶片全部浮起经历的时间）
（二）单位时间内红光作用的小烧杯内的小圆形叶片浮起的数量最多，绿光作用的小烧杯内的小圆形叶片浮起的数量最少
因为绿叶中的色素吸收红光和蓝紫光的能力最强，吸收绿光的能力最弱．因此在红光照射时产生O2的速度最快，叶肉细胞间隙的O2增加最快，叶片上浮的速度也就最快，相反绿光照射的烧杯叶片上浮最慢   能  图形如下：

点评：本题考查了探究影响光合作用的环境因素的对照实验的设计以及色素的吸收光谱等方面的知识，对考生的要求较高，意在考查考生的识记能力、综合运用能力以及实验的设计能力，具有一定的难度．