Question

5．某科學(xué)工作者為研究最適合黑藻生長的光照強(qiáng)度，設(shè)計(jì)了下面的實(shí)驗(yàn)：首先取6等分黑藻分別放入6個(gè)加入等量0.01g/mLNaHCO₃溶液后用冷開水充滿的廣口瓶中；然后將6套裝置放入暗室中，用20W、50W、75W、100W、200W和500W的臺(tái)燈等距離地分別照射1-6號(hào)裝置，30min后停止光照，測(cè)量光合作用產(chǎn)生的O₂體積（密閉廣口瓶內(nèi)的水受到O₂的排擠會(huì)從排水口一滴滴流到量筒里，根據(jù)量筒內(nèi)接收的水的體積即可計(jì)算出產(chǎn)生的氧氣體積．）實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表

不同條件下氧氣的釋放量（mL）
組次	20W（1號(hào)）	50W（2號(hào)）	75W（3號(hào)）	100W（4號(hào)）	200W（5號(hào)）	500W（6號(hào)）
一	1.8	5.0	9.0	12.0	21.0	19.0
二	1.8	5.3	8.0	11.5	20.0	18.0
三	2.0	5.0	8.0	12.0	20.0	19.0
平均值	1.87	5.1	8.3	11.83	20.3	18.70

請(qǐng)分析回答有關(guān)問題：
（1）該實(shí)驗(yàn)中的自變量是光照強(qiáng)度．列出實(shí)驗(yàn)中的兩個(gè)控制變量（無關(guān)變量）CO₂（或NaHCO₃溶液）、溫度、PH、光照時(shí)間、黑藻等．
（2）6套裝置各瓶中均加入約500mL0.0lg/mLNaHCO₃溶液，其作用是保證相同濃度的CO₂供應(yīng)．
（3）表中測(cè)得的氧氣量并非光合作用實(shí)際產(chǎn)生的氧氣量，其原因是黑藻自身的呼吸作用會(huì)消耗氧氣．
（4）如果在實(shí)驗(yàn)過程使用了不同品種的黑藻，則這樣設(shè)計(jì)違背了科學(xué)實(shí)驗(yàn)的單一變量原則．
（5）若將5號(hào)裝置中的黑藻突然移至4號(hào)裝置的條件下，短時(shí)間內(nèi)光合細(xì)胞中ATP含量會(huì)降低，C₃含量會(huì)升高．
（6）通過該實(shí)驗(yàn)還不能確定最適合黑藻生長的光照強(qiáng)度，請(qǐng)寫出該如何開展進(jìn)一步的探究：在100-500W范圍內(nèi)設(shè)置多組梯度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（7）該科學(xué)工作者還做了另外的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過重鉻酸鉀過濾后（紅光透過）的光合作用放氧量比用氨飽和的4%硫酸銅溶液過濾后（藍(lán)紫光透過）的放氧量高，說明光質(zhì)（波長）也能影響光合作用強(qiáng)度．

Answer 1

分析 該實(shí)驗(yàn)的目的是探究最適合黑藻生長的光照強(qiáng)度，自變量是光照強(qiáng)度，因變量是氧氣的釋放量，而CO₂（或NaHCO₃溶液）、溫度、pH、光照時(shí)間、黑藻等屬于無關(guān)變量．影響光合作用的環(huán)境因素主要有光照強(qiáng)度、溫度和二氧化碳濃度等．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循對(duì)照原則、等量原則、單一變量原則和控制無關(guān)變量原則等．

解答 解：（1）該實(shí)驗(yàn)的目的是探究最適合黑藻生長的光照強(qiáng)度，所以實(shí)驗(yàn)的自變量是光照強(qiáng)度，因變量是氧氣的釋放量，而CO₂（或NaHCO₃溶液）、溫度、pH、光照時(shí)間、黑藻等屬于無關(guān)變量．
（2）NaHC0₃溶液的作用是為光合作用提供CO₂，所以6套裝置各瓶中均加入約500mL0.0lg/mLNaHCO₃溶液的目的是保證相同濃度的CO₂供應(yīng)．
（3）因?yàn)楹谠遄陨淼暮粑�作用�?huì)消耗氧氣，所以上表中測(cè)得的氧氣量并非光合作用實(shí)際產(chǎn)生的氧氣量，而是光合作用實(shí)際產(chǎn)生的氧氣量與呼吸作用消耗的氧氣量的差值．
（4）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循對(duì)照原則和單一變量原則．該實(shí)驗(yàn)的單一變量是光照強(qiáng)度，其他量都要相同且適宜．所以在實(shí)驗(yàn)過程使用不同品種的黑藻會(huì)違背單一變量原則．
（5）將5號(hào)裝置中的黑藻突然移至4號(hào)裝置的條件下，即光照強(qiáng)度減弱，則光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和[H]減少，影響暗反應(yīng)中C₃的還原，使C₃的消耗量減少，而短時(shí)間內(nèi)，CO₂的固定不受影響，所以C₃含量會(huì)升高．
（6）由表中數(shù)據(jù)可知，200W時(shí)光合速率最大，但不能說明200W是最適合黑藻生長的光照強(qiáng)度，因?yàn)楣庹諒?qiáng)度梯度太大，所以要在在100-500W范圍內(nèi)設(shè)置多組梯度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)作進(jìn)一步的探究．
（7）紅光、藍(lán)紫光屬于光質(zhì)，不同光質(zhì)是時(shí)氧氣的釋放量不同，說明光質(zhì)也能影響光合作用強(qiáng)度．
故答案為：
（1）光照強(qiáng)度         CO₂（或NaHCO₃溶液）、溫度、PH、光照時(shí)間、黑藻等
（2）保證相同濃度的CO₂供應(yīng)
（3）黑藻自身的呼吸作用會(huì)消耗氧氣
（4）單一變量
（5）降低   升高
（6）在100-500W范圍內(nèi)設(shè)置多組梯度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
（7）光質(zhì)（波長）

點(diǎn)評(píng) 本題考查影響光合速率因素的探究實(shí)驗(yàn)，意在考查考生理解所學(xué)知識(shí)的要點(diǎn)，把握知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系的能力；具有對(duì)一些生物學(xué)問題進(jìn)行初步探究的能力，并能對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行解釋、分析和處理．