Question

1．取同一植物形态、大小、生长发育状况相同的四张叶片按如图所示的装置进行实验，烧杯中液体可保证叶片所需的水与矿质元素的正常供应，气体的移动可以通过观察油滴的运动判断如图1．

（1）适宜的光照下，图1中装置A中油滴移动情况是不移动，原因光合作用吸收的CO₂体积等于释放出的O₂体积，呼吸作用吸收的O₂体积等于释放出的CO₂的体积．
（2）能否直接用图1中C、D装置证明光合作用需要CO₂，为什么？不能，不符合单一变量原则．如果用B、C装置证明光合作用需要CO₂，应该将叶片怎样处理？饥饿处理．
（3）将图2所示的装置放在自然环境下，通过观察装置中液滴移动的位置，可以用来测定夏季一昼夜（零点开始）小室内氧气释放速率的变化，液滴移到最右点是在一天中的傍晚（填“早晨”、“正午”或“傍晚”）时刻；要测定图2装置中植物的呼吸作用强度，还需添加一个如图2一样的装置，将该装置     处理，控制与图2相同的环境条件；每隔20分钟记录一次液滴刻度数据，分析得出结论即可．
（4）研究人员想利用先进的化学检测技术，模拟光合作用中卡尔文循环的实验．他们在适宜温度和光照条件下，向图2所示的装置通入¹⁴CO．当反应进行到0.5s时，14C出现在A中；反应进行到5s时，¹⁴C出现在（CH₂O）和B中．该实验的方法是同位素标记法，实验的自变量是反应时间，实验目的是研究CO₂中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径．

Answer 1

分析 分析实验装置图可知：A装置中放置了清水，并且在光照条件下，此时既进行光合作用又进行呼吸作用，但是两个生理作用吸收的气体和释放的气体量相等．
B装置中放置了NaOH溶液，该溶液能够吸收装置中的二氧化碳，因此装置中气体量的变化可表示氧气的变化，同时也会导致植物光合作用原料不足．
C装置中放置了碳酸氢钠溶液，该溶液可以为光合作用提供稳定的二氧化碳，因此装置中气体量的变化可表示氧气的变化．
D装置与C装置基本相同，只是放在黑暗条件下，因此只能进行呼吸作用，因此油滴的运动表示有氧呼吸消耗的氧气．
图2中，在黑暗条件下可以用于测定植物的呼吸速率；而在光照条件下可以用于测定净光合速率．

解答 解：（1）植物光合作用消耗二氧化碳和产生的氧气量相等，同时呼吸作用消耗的氧气也等于释放的二氧化碳，因此气体压强不变，所以A装置液滴不移动．
（2）对照实验需要遵循单一变量原则，而C、D装置的变量有两个：是否光照、二氧化碳浓度，因此直接用图1中C、D装置不能证明光合作用需要CO₂．如果用B、C装置证明光合作用需要CO₂，应该将叶片饥饿处理，防止叶片中原有的有机物影响实验结果．
（3）根据图2装置分析，密闭环境中由于存在CO₂缓冲液，不考虑CO₂体积变化，而液滴移到最右点是指一天中光合产物积累量最大的时刻，即一天中的傍晚时刻．要测定该植物的呼吸作用强度，那么设计思路是：设置同如图2一样的装置，但必须将该装置遮光，另外要控制与图2相同的环境条件．
（4）由题干信息可知，该实验采用了同位素标记法，实验的自变量是反应时间，实验目的是研究CO₂中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径．
故答案为：
（1）不移动  光合作用吸收的CO₂体积等于释放出的O₂体积，呼吸作用吸收的O₂体积等于释放出的CO₂的体积
（2）不能，不符合单一变量原则 饥饿处理
（3）傍晚         遮光（或黑暗处理）
（4）同位素标记法     反应时间    CO₂中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径

点评 本题难度适中，属于考纲中理解、应用层次的要求，考查了与光合作用有关的探究实验以及影响光合作用的环境因素等知识，在设置对照实验时要遵循单一变量和对照性原则，解答本题的关键是比较四个实验装置的区别，理解NaOH溶液和CO₂缓冲液在实验的作用．