Question

3．为探究影响光合作用强度的因素，某实验小组将一定量的小球藻浸入盛有适宜培养液的两只试管中，1试管和2试管的CO₂浓度分别设置为0.05%和0.03%，以白炽台灯作为光源，移动台灯改变光源与试管的距离进行实验．根据实验结果绘制成右图曲线1、曲线2．请分析回答：
（1）测定净光合速率除了测定氧气释放量，还可以测定吸收量．
（2）据图可知，限制D点净光合速率的主要因素是CO₂浓度，限制EF段净光合速率的主要因素是光照强度．F点的含义是植物光合作用速率等于呼吸作用速率．
（3）该小组又做了探究小球藻最适生长温度的预实验（CO₂浓度为0.05%），实验结果见下表：

温度（℃）	10	20	30	40	50
光照下释放O2（mg/h）	9.67	14.67	19.67	21.67	19.33

请根据预实验结果，分析并设计探究实验思路：
①该实验的自变量是温度，在实验过程中应如何设置该自变量？用水浴锅依次控制好温度38℃、39℃、40℃、41℃、42℃．
②同时，还应控制好的两个主要无关变量是光照强度（光照时间和距离）和小球藻的数量．

Answer 1

分析 1、分析坐标图：
①台灯与试管的距离在15～45cm时，随着光照的增强，光合速率不变，C点与D点都处于相同的光照条件下，但1号试管比2号试管的净光合速率高，所以，限制D点净光合速率的主要因素是CO₂浓度；
②台灯与试管的距离大于45cm时，在E点之前，随着光照的增强，光合速率逐渐减弱，并且在同一光照强度下，不同的二氧化碳浓度，光合作用强度不同，所以台灯与试管的距离大于45cm时，在E点之前，限制光合作用强度的因素是光照强度和二氧化碳浓度；
③EF段表示在不同的二氧化碳浓度下，光合作用强度相同，所以限制EF段净光合速率的主要因素是光照强度；
④台灯与试管的距离为105cm时，光合速率等于呼吸速率．
2、分析图表：
实验的目的是探究小球藻生长的最适温度，显然自变量为温度，而因变量是O₂的释放速率．对温度的设置要注意参照题中给出的预实验，注意找出O₂的释放速率变化中的“拐点”所对应的温度．

解答 解：（1）净光合速率的大小可以通过测定单位时间内氧气的释放量或者是测定二氧化碳的吸收量来表示．
（2）据图可知，C点与D点都处于相同的光照条件下，但1号试管比2号试管的净光合速率高，所以，限制D点净光合速率的主要因素是CO₂浓度；D点以后，随着台灯和试管间距离的加大，曲线1和曲线2表示的净光合速率均下降，所以限制EF段净光合速率的主要因素是光照强度．F点时净光合速率为0，其含义是此时植物的光合速率等于呼吸速率．
（3）①分析图表可知，实验的目的是探究小球藻生长的最适温度，显然自变量为温度，探究最适温度时需要设置一系列的温度梯度，用水浴锅控制好温度，必须设40℃组，另外在30～40℃、40～50℃各至少设置一组．
②实验的自变量是温度，因变量是氧气的释放速度，在实验过程中还需要控制光照强度和小球藻的数量等无关变量．
故答案为：
（1）CO₂
（2）CO₂浓度     光照强度      植物光合作用速率等于呼吸作用速率
（3）①温度        用水浴锅依次控制好温度38℃、39℃、40℃、41℃、42℃（必须设40℃组，另外在30-40℃、40-50℃各至少设置一组）
②光照强度（光照时间和距离）    小球藻的数量

点评 本题结合柱形图和曲线图，考查影响光合作用速率的因素及相关的探究实验，属于高频考点．解决本题的关键是图形分析和实验分析，要求学生明确曲线图中点、线的含义，并能利用图中信息准确答题，属于考纲理解层次的考查．影响光合作用的环境因素有：光照强度、温度、二氧化碳浓度等，其中光照强度主要影响光反应，二氧化碳浓度主要影响暗反应；影响光合作用的内在因素有：色素的含量、酶的数量、五碳化合物的含量等．