Question

20．水生植物生長時(shí)要進(jìn)行光合作用，請用下列簡易裝置來測量黑藻的光合作用強(qiáng)度（以單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氧氣的量表示）．
實(shí)驗(yàn)材料和用具：帶單孔塞的玻璃瓶，量筒，0.1%的NaHCO₃溶液，新鮮黑藻，大燒杯，乳膠管，U形玻璃細(xì)管（有刻度），溫度計(jì)，沸水，清水等．
（1）黑藻光合作用過程中要經(jīng)歷多級能量的轉(zhuǎn)換，其中最終轉(zhuǎn)化成的能量是有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能．
（2）實(shí)驗(yàn)裝置里因缺少某成分，會影響光合作用的正常進(jìn)行，應(yīng)添加0.1%的NaHCO₃溶液，使問題得以解決．
（3）某同學(xué)利用此裝置研究影響光合作用的因素．
Ⅰ實(shí)驗(yàn)步驟：
①取兩套上述裝置，編號甲、乙．甲、乙兩瓶內(nèi)加入的新鮮黑藻莖段量、培養(yǎng)基質(zhì)的成分等完全相同．連接好導(dǎo)管和U形管后，調(diào)節(jié)U形管的水面高度至固定刻度．
②將甲裝置安放在大燒杯中，用一定量的沸水和清水勾兌調(diào)至預(yù)設(shè)溫度．乙裝置作為對照組安放在裝有自然溫度的等量清水的大燒杯中．
③將甲乙兩裝置放在光照強(qiáng)度相同且適宜的條件下培養(yǎng)，并開始計(jì)時(shí)．
④一段時(shí)間后，分別測量甲乙兩裝置U形玻璃管兩邊的液面差（下降和上升的高度），根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，比較在這段時(shí)間內(nèi)甲乙的光合作用強(qiáng)度．
Ⅱ?qū)嶒?yàn)?zāi)康模貉芯繙囟葘�黑藻光合作用�?qiáng)度（速率）的影響．

Answer 1

分析 影響光合作用的環(huán)境因素有：光照強(qiáng)度、溫度、二氧化碳濃度等．實(shí)驗(yàn)材料中提供了0.1%的NaHCO₃溶液，這是為植物光合作用提供二氧化碳的．
分析實(shí)驗(yàn)裝置，由于玻璃瓶中的0.1%的NaHCO₃溶液可以提供二氧化碳，因此瓶中的氣體變化量是氧氣的生成量，可用右側(cè)U形管中的單位時(shí)間內(nèi)液面差表示凈光合速率．第（3）小題中，步驟②是解題的關(guān)鍵，由該步驟可確定，本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄繙囟葘�黑藻光合作用的影響，因此黑藻的生理狀態(tài)和數(shù)量、光照、CO₂濃度均為無關(guān)變量．

解答 解：（1）黑藻通過光合作用最終將光能轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能．
（2）實(shí)驗(yàn)裝置中，實(shí)驗(yàn)材料黑藻置于清水中，而水中的CO₂含量較低，抑制了光合速率，生物實(shí)驗(yàn)中常用飽和的NaHCO₃溶液充當(dāng)CO₂緩沖液，本題提供了0.1%的NaHCO₃溶液． 
（3）②根據(jù)第②步的設(shè)置可知，本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄繙囟葘�黑藻光合作用的影響，此時(shí)黑藻的生理狀態(tài)和數(shù)量、光照、CO₂濃度、水量等均為無關(guān)變量．可以將甲裝置安放在大燒杯中，用一定量的沸水和清水勾兌調(diào)至預(yù)設(shè)溫度．乙裝置作為對照組安放在裝有自然溫度的等量清水的大燒杯中．
④實(shí)驗(yàn)的觀察因變量仍然為單位時(shí)間內(nèi)甲乙的U形玻璃管兩邊的液面差，因此可以比較液面差來比較在這段時(shí)間內(nèi)甲乙的光合作用強(qiáng)度．
Ⅱ?qū)嶒?yàn)?zāi)康模焊鶕?jù)第②步的設(shè)置可知，本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄繙囟葘�黑藻光合作用的影響�?br />故答案為：
（1）有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能
（2）0.1%的NaHCO₃溶液
（3）Ⅰ．②一定量的沸水和清水勾兌    等量清水
④兩邊的液面差（下降和上升的高度）
Ⅱ．溫度對黑藻光合作用強(qiáng)度（速率）的影響

點(diǎn)評 本題考查了影響光合作用的環(huán)境因素的相關(guān)實(shí)驗(yàn)的探究，意在考查考生的分析能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力．在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)能夠根據(jù)題中已有步驟確定實(shí)驗(yàn)的目的；明確實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中遵循單一變量和對照性原則，難度適中．