Question

1．取同一植物形態(tài)、大小、生長(zhǎng)發(fā)育狀況相同的四張葉片按如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，燒杯中液體可保證葉片所需的水與礦質(zhì)元素的正常供應(yīng)，氣體的移動(dòng)可以通過(guò)觀察油滴的運(yùn)動(dòng)判斷如圖1．

（1）適宜的光照下，圖1中裝置A中油滴移動(dòng)情況是不移動(dòng)，原因光合作用吸收的CO₂體積等于釋放出的O₂體積，呼吸作用吸收的O₂體積等于釋放出的CO₂的體積．
（2）能否直接用圖1中C、D裝置證明光合作用需要CO₂，為什么？不能，不符合單一變量原則．如果用B、C裝置證明光合作用需要CO₂，應(yīng)該將葉片怎樣處理？饑餓處理．
（3）將圖2所示的裝置放在自然環(huán)境下，通過(guò)觀察裝置中液滴移動(dòng)的位置，可以用來(lái)測(cè)定夏季一晝夜（零點(diǎn)開(kāi)始）小室內(nèi)氧氣釋放速率的變化，液滴移到最右點(diǎn)是在一天中的傍晚（填“早晨”、“正午”或“傍晚”）時(shí)刻；要測(cè)定圖2裝置中植物的呼吸作用強(qiáng)度，還需添加一個(gè)如圖2一樣的裝置，將該裝置     處理，控制與圖2相同的環(huán)境條件；每隔20分鐘記錄一次液滴刻度數(shù)據(jù)，分析得出結(jié)論即可．
（4）研究人員想利用先進(jìn)的化學(xué)檢測(cè)技術(shù)，模擬光合作用中卡爾文循環(huán)的實(shí)驗(yàn)．他們?cè)谶m宜溫度和光照條件下，向圖2所示的裝置通入¹⁴CO．當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到0.5s時(shí)，14C出現(xiàn)在A中；反應(yīng)進(jìn)行到5s時(shí)，¹⁴C出現(xiàn)在（CH₂O）和B中．該實(shí)驗(yàn)的方法是同位素標(biāo)記法，實(shí)驗(yàn)的自變量是反應(yīng)時(shí)間，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖茄芯緾O₂中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑．

Answer 1

分析 分析實(shí)驗(yàn)裝置圖可知：A裝置中放置了清水，并且在光照條件下，此時(shí)既進(jìn)行光合作用又進(jìn)行呼吸作用，但是兩個(gè)生理作用吸收的氣體和釋放的氣體量相等．
B裝置中放置了NaOH溶液，該溶液能夠吸收裝置中的二氧化碳，因此裝置中氣體量的變化可表示氧氣的變化，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致植物光合作用原料不足．
C裝置中放置了碳酸氫鈉溶液，該溶液可以為光合作用提供穩(wěn)定的二氧化碳，因此裝置中氣體量的變化可表示氧氣的變化．
D裝置與C裝置基本相同，只是放在黑暗條件下，因此只能進(jìn)行呼吸作用，因此油滴的運(yùn)動(dòng)表示有氧呼吸消耗的氧氣．
圖2中，在黑暗條件下可以用于測(cè)定植物的呼吸速率；而在光照條件下可以用于測(cè)定凈光合速率．

解答 解：（1）植物光合作用消耗二氧化碳和產(chǎn)生的氧氣量相等，同時(shí)呼吸作用消耗的氧氣也等于釋放的二氧化碳，因此氣體壓強(qiáng)不變，所以A裝置液滴不移動(dòng)．
（2）對(duì)照實(shí)驗(yàn)需要遵循單一變量原則，而C、D裝置的變量有兩個(gè)：是否光照、二氧化碳濃度，因此直接用圖1中C、D裝置不能證明光合作用需要CO₂．如果用B、C裝置證明光合作用需要CO₂，應(yīng)該將葉片饑餓處理，防止葉片中原有的有機(jī)物影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果．
（3）根據(jù)圖2裝置分析，密閉環(huán)境中由于存在CO₂緩沖液，不考慮CO₂體積變化，而液滴移到最右點(diǎn)是指一天中光合產(chǎn)物積累量最大的時(shí)刻，即一天中的傍晚時(shí)刻．要測(cè)定該植物的呼吸作用強(qiáng)度，那么設(shè)計(jì)思路是：設(shè)置同如圖2一樣的裝置，但必須將該裝置遮光，另外要控制與圖2相同的環(huán)境條件．
（4）由題干信息可知，該實(shí)驗(yàn)采用了同位素標(biāo)記法，實(shí)驗(yàn)的自變量是反應(yīng)時(shí)間，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖茄芯緾O₂中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑．
故答案為：
（1）不移動(dòng)  光合作用吸收的CO₂體積等于釋放出的O₂體積，呼吸作用吸收的O₂體積等于釋放出的CO₂的體積
（2）不能，不符合單一變量原則 饑餓處理
（3）傍晚         遮光（或黑暗處理）
（4）同位素標(biāo)記法     反應(yīng)時(shí)間    CO₂中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑

點(diǎn)評(píng) 本題難度適中，屬于考綱中理解、應(yīng)用層次的要求，考查了與光合作用有關(guān)的探究實(shí)驗(yàn)以及影響光合作用的環(huán)境因素等知識(shí)，在設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)時(shí)要遵循單一變量和對(duì)照性原則，解答本題的關(guān)鍵是比較四個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的區(qū)別，理解NaOH溶液和CO₂緩沖液在實(shí)驗(yàn)的作用．