Question

為了驗證光質對葉片光合作用的影響，請用所提供的實驗材料與用具，在給出的實驗步驟的基礎上，繼續(xù)完成實驗步驟的設計和預測實驗結果，并對預測結果進行分析．
實驗材料與用具：小燒杯三只、三棱鏡、打孔器、注射器、40W燈泡、燒杯、富含CO2的NaHCO3稀溶液（為光合作用提供原料）、綠葉（如菠菜葉）（實驗過程中光照和溫度等條件適宜，空氣中O2和CO2在水中的溶解量忽略不計）．
（一）實驗步驟：
（1）取生長旺盛的綠葉，用直徑為1cm的打孔器打出小圓形葉片30片（注意避開大的葉脈）
（2）將圓形葉片置于注射器內，并讓注射器吸入清水，待排出注射器內殘留的空氣后，用手堵住注射器前端的小孔并緩緩拉動活塞，使小圓形葉片內的氣體逸出．這一步驟可重復幾次．
（3）將內部氣體逸出的小圓形葉片，放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用．（這樣的葉片因為細胞間隙充滿水，所以全都沉到水底．）
（4）

 

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（5）

 

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（6）

 

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（二）預測結果并分析：
預測結果：

 

結果分析：

 

（三）結果及討論：若增強單色光光照強度，能否對實驗結果產(chǎn)生影響？

 

，試在同一坐標圖中畫出不同類型的單色光（光質）下，光照強度與光合作用強度的關系曲線來說明這個問題．

 

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Answer 1

考點：光反應、暗反應過程的能量變化和物質變化

專題：

分析：分析實驗可知，本實驗的自變量為光質，觀察因變量為同一時間段內各實驗裝置中小圓形葉片浮起的數(shù)量，因此在補充實驗時利用對照實驗的單一變量原則，其它無關變量要保持相同且適宜，如：光照強度、NaHCO₃稀溶液的量、以及小圓形葉片的數(shù)量等．
本實驗還涉及了色素的吸收光譜，考生要識記色素主要吸收紅光和藍紫光，對綠光吸收最少．

解答： 解：（4）在進行實驗操作時，要遵循單一變量原則，即光質不同，其它如：葉圓片的數(shù)量、NaHCO₃稀溶液的量、燈泡的功率和距離等均屬于無關變量，應保持相同且適宜，故步驟為取三只小燒杯，分別倒入20mL富含CO₂%的NaHCO₃稀溶液．并分別向3只小燒杯中各放入10片小圓形葉片．
（5）在進行實驗操作時，要遵循單一變量原則，即光質不同，用40W燈泡照射，三棱鏡色散形成紅光、黃光、綠光分別作用于三只小燒杯．
（6）由于不同光質導致光合速率有所區(qū)別，因此實驗的因變量就是產(chǎn)生的氧氣的多少，所以觀察并記錄的指標是同一時間段內各實驗裝置中小圓形葉片浮起的數(shù)量（或上浮相同數(shù)量圓葉片所需時間）．
（二）在結果預測時，根據(jù)色素的吸收光譜，色素主要吸收紅光和藍紫光，對綠光吸收最少，因此單位時間內紅光作用的小燒杯內的小圓形葉片浮起的數(shù)量最多，綠光作用的小燒杯內的小圓形葉片浮起的數(shù)量最少．
結果分析：因為綠葉中的色素吸收紅光和藍紫光的能力最強，吸收綠光的能力最弱．因此在紅光照射時產(chǎn)生O2的速度最快，葉肉細胞間隙的O2增加最快，葉片上浮的速度也就最快，相反綠光照射的燒杯葉片上浮最慢．
（三）光照強度hi影響光合速率，故會導致實驗結果的變化，畫曲線圖時，橫坐標為光照強度，縱坐標為光合作用強度，首先它們均會隨著光照強度的增強光合速率提高，只是紅光斜率最大，綠光斜率最小，并且都會達到飽和點，三條曲線的最大光合速率相等．
故答案為：（4）取三只小燒杯，分別倒入20mL富含CO₂%的NaHCO₃稀溶液．并分別向3只小燒杯中各放入10片小圓形葉片
（5）用40W燈泡照射，三棱鏡色散形成紅光、黃光、綠光分別作用于三只小燒杯
（6）觀察并記錄同一時間段內各實驗裝置中小圓形葉片浮起的數(shù)量（葉片全部浮起經(jīng)歷的時間）
（二）單位時間內紅光作用的小燒杯內的小圓形葉片浮起的數(shù)量最多，綠光作用的小燒杯內的小圓形葉片浮起的數(shù)量最少
因為綠葉中的色素吸收紅光和藍紫光的能力最強，吸收綠光的能力最弱．因此在紅光照射時產(chǎn)生O2的速度最快，葉肉細胞間隙的O2增加最快，葉片上浮的速度也就最快，相反綠光照射的燒杯葉片上浮最慢   能  圖形如下：

點評：本題考查了探究影響光合作用的環(huán)境因素的對照實驗的設計以及色素的吸收光譜等方面的知識，對考生的要求較高，意在考查考生的識記能力、綜合運用能力以及實驗的設計能力，具有一定的難度．