第四章 实验4.4 探究影响光合作用强度的环境条件(无答案)-高中生物学合格考学案等级考预备（新教材必修 第2版）

· 160 · 实验 4.4 探究影响光合作用强度的环境条件 一、实验目的 空气中 CO2的浓度，温度的高低，光照强弱与长短、光质（光的波长）以及土壤中水分的多少等，都是 影响光合作用强度的外界因素。光合作用的强度可以通过测定一段时间内原料消耗（CO2的消耗）或产物生 成（O2的生成）的数量来定量地表示。本实验则是通过叶片平均上浮所需的时间的多少来加以验证。 二、实验原理 利用真空渗水法排除叶肉细胞间隙中的空气，充以水分，使叶片沉于水中。在光合作用中，植物吸收 CO2放出 O2，由于 O2在水中的溶解度很小，吸附在圆叶片上，使叶片上浮。因此，根据叶圆片上浮所需时间 的长短，能比较光合作用的强弱。 三、实验器材与材料 叶龄相当的蚕豆叶数片，菠菜叶、青菜叶也可以，钻孔器（或钢笔套），100mL烧杯，100mL玻璃注射 器，不同功率白炽灯若干，镊子，25℃左右的不同浓度的 NaHCO3 溶液（用煮沸后急速冷却的水配制），煮 沸后急速冷却的 25℃左右的水。 1. 打孔：取生长旺盛的蚕豆叶，用直径为 1cm 的打孔器打出小圆形叶片 30 片（根据具体需要设定）。 2. 抽气：将小圆形叶片（每次 5片）置于注射器内，并让注射器吸入清 水，待排除注射器内残留的空气后，用手堵住注射器的前端的小孔并缓缓拉 动活塞，使小圆形叶片内的气体逸出。这一步骤可重复几次。 3. 备用：将内部气体逸出的小圆形叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待 用。叶片细胞间隙充满水而全部沉到水底。 4. 组装实验装置并操作：准备若干只小烧杯（根据具体实验设置参数，参考 下面实验结果记录表来设定），控制实验装置，保证单一变量因子，其他条件相同 适宜。 四、实验结果（每组记录入如下表） 组别 杯号 条件（影响光合作用的因素） 不同时间（分钟） 叶圆片上浮数 叶圆片平均上 浮时间（分钟） 温度 光照 NaHCO3浓度 5 10 15 20 一 1 25℃ 40W，5cm 0% NaHCO3 2 0.5% NaHCO3 3 1% NaHCO3 4 2% NaHCO3 5 4% NaHCO3 二 1 25℃ 20W，5cm 2% NaHCO3 2 40W，5cm 3 60W，5cm 4 100W，5cm 叶圆片 用手指堵住管口 水 叶圆片 · 161 · 三 1 10℃ 40W，5cm 2% NaHCO3 2 15℃ 3 25℃ 4 35℃ 四 1 25℃ 40W，5cm 2% NaHCO3 2 40W红，5cm 3 40W绿，5cm 4 40W蓝，5cm 问题：若只有一只 40W 的灯泡，怎样设计实验二？ 例 1 生长旺盛的叶片，剪成 5mm见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理（下图），这四个处理中，沉 入底部的叶片小块最先浮起的是（ ）。 例 2 如右图所示的玻璃容器中，注入一定浓度的 NaHCO3溶液并投入少量的新鲜绿叶碎片，密闭后，设 法减小液面上方的气体压强，会看到叶片沉入水中。然后再用光照射容器，又会发现叶片重新浮出液面。 光照后叶片重新浮出液面的原因是（ ）。 A．叶片吸水膨胀，密度减小 B．溶液内产生的 CO2大量附着在叶面上 C．叶片进行光合作用所产生的 O2附着在叶面上 D．NaHCO3溶液因放出 CO2而密度增大 例 3 选取健壮且叶龄相似的油菜叶片数片，用直径为 1cm 的打孔器避开叶脉打下小圆片 60 片放入水 中，采取措施将叶片内的空气抽出，代之以水，充满水的叶圆片沉入水中。把下沉的叶圆片连同水放置在 黑暗处备用。取 6只烧杯分别编号 1、2、3、4、5、6，各倒入 20mL凉开水，用玻璃管向 3，4、5，6、号 烧杯内的凉开水各吹气数分钟，再向 6 只烧杯中均放人叶圆片 10 片，分别置于不同光照和温度条件下， 作如下表所示的处理： 杯号 光照强（klx） 温（℃） 水 1 15 25 凉开水 2 5 25 凉开水 3 15 5 经吹气处理的凉开水 4 5 25 经吹气处理的凉开水 5 15 25 经吹气处理的凉开水 6 5 5 经吹气处理的凉开水 关于上述实验的下列叙述中，正确的是（ ）。 ①向 3、4、5、6号烧杯中的凉开水吹气，目的是增加水中的 CO2含量 ②叶圆片最先上浮的应是 5号烧杯 ③本实验证明了光合作用速率受光照强度、温度、CO2含量等外界因素的影响 ④实验中 3号与 5号烧杯比较，可说明光合作用速率受光照强度的影响 25℃ 0℃ 25℃ 25℃ 煮沸过的自来水 自来水 自来水 自来水 照光 不照光 照光 不照光 A B C D · 162 · A. ①②③ B. ②③④ C. ①③④ D. ①②③④ 例 4 某学生在培养皿底部铺上棉花并加入适量的清水，然后把具活性且大小相同的豌豆种子各 15粒 放在棉花上。实验过程与结果如下表，对此实验的下列叙述中正确的是（ ）。 装置 场所 温度 棉花状态 数日后的现象 甲 乙 丙 丁 日光 日光 黑暗 黑暗 23℃ 23℃ 23℃ 23℃ 潮湿 干燥 潮湿 干燥 全部发芽 没有发芽 全部发芽 没有发芽 A．该实验研究的目的是：探究光照、温度和水分对种子萌发的影响 B．该实验的自变量为光照、温度和水分，因变量为种子是否萌发。 C．该实验选用胚具活性且大小相同的豌豆作为实验材料属于对无关变量的控制 D．该实验的结论是：种子萌发只与光照和水分有关 例 5 右图为研究水生植物光合作用强度的实验装置，下列各项不会 影响图中单位时间内产生的气泡数目的是（ ）。 A．水中 CO2的溶解量 B．水的温度 C. 台灯与玻璃容器的距离 D．玻璃容器的容积 例 6 剪取两块相同的烟草叶片分别放在盛有等量蒸馏水和 NaHCO3缓冲溶液的两支试管中，用真空泵抽 走两支试管内液体中和叶肉细胞空隙间的气体后，叶片均沉在试管底部（实验过程中温度和光照等条件 适宜，O2、CO2在水中的溶解量和无氧呼吸不计）。下列操作及其现象中正确的有（多选）（ ）。 A．将两支试管照光一段时间后，NaHCO3缓冲溶液中的叶片上浮，蒸馏水中的叶片仍在试管底部 B．将两支试管照光一段时间后，两支试管中的叶片均上浮 C．将光照后的两支试管放在暗培养箱中一段时间，NaHCO3缓冲溶液中的叶片会下沉 D．将光照后的两支试管放在暗培养箱中一段时间，蒸馏水中的叶片会上浮 例 7 选用甲、乙两种植物进行光合作用的探究实验，测定两种植物在不同条件下单位时间内的 O2释放 量（mL），实验结果如下表。下列说法中正确的是（ ）。 灯泡的功率(单位：W) 20 50 75 100 200 300 0.1% CO2浓度 甲植物 3.4 16.0 28.2 40.5 56.5 56.5 乙植物 2.6 9.1 19.2 55.7 75.6 102.6 0.03% CO2浓度 甲植物 2.3 11.2 19.8 27.6 27.5 27.6 乙植物 1.8 8.4 18.9 54.2 75.2 101.8 A. 在阳光不充足的地区，甲植物与乙植物相比，光照强度最可能限制甲植物的正常生长 B．在 100W、CO2浓度为 0.03%条件下，提高光照强度能提高甲植物的光合作用强度 C．光照强度由 300W逐渐增大至 400W，甲植物 CO2吸收量可能保持相对稳定 D．光照强度由 300W逐渐增大至 400W，乙植物 O2释放量保持相对稳定 台灯 油层 黑藻 无色液体 碳酸氢钠 · 163 · 气泡产生数个/份 距离（cm） b · c a · · 例 8 利用溴代麝香草酚蓝指示剂（BTB）检测金鱼藻生活环境中气体含量变化的实验操作如下图，下 列相关叙述中不正确的是（ ）。 A．黑暗处理的目的是使金鱼藻不进行光合作用 B．指示剂变为黄色是因为溶液 pH减小 C．该实验可证明呼吸作用释放 CO2，光合作用释放 O2 D．图中实验操作 3～5能证明光合作用吸收 CO2 E．溴代麝香草酚蓝指示剂在 pH减小的环境中变为黄色 F．溴代麝香草酚蓝指示剂变为黄色是由于金鱼藻呼吸作用释放出 CO2 例 9 某学生想探究二氧化碳浓度与光合作用速率的关系。他取 A、B、C、D四株都有 5张叶片的小白菜， 用直径 1cm的打孔器打取小叶圆片各 10片，并设法抽去气体使之下沉，置于光下。取 100mL三角瓶 5个， 编号 1～4，按下表操作（光照、温度相同且适宜）并记录结果。下列评价或修正中不合理的是（ ）。 编号 实验处理 30min内上浮 叶圆片数（片） 叶圆片来源 叶圆片数（片） 自来水（mL） NaHCO3(g) 1 A 10 40 0 2 2 B 10 40 1 6 3 C 10 40 3 4 4 D 10 40 5 5 A．自变量二氧化碳浓度的控制不严格 B．实验材料本身存在的差异会影响实验结果 C．只要控制光照、温度相同即可 D．制备的叶圆片在投入三角瓶之前应放于黑暗处 例 10 某兴趣小组将水绵浸没在加有适宜培养液的大试管中，以人工白炽灯作为光源，由近向远逐渐 移动白炽灯调节其与大试管的距离，测定在不同距离下水绵产生的气泡速率，其他条件不变，结果如右 图所示。下列相关叙述中不正确的是（ ）。 A．b点的限制因素为光照强度 B．a点时水绵能产生 ATP的细胞结构只有线粒体和细胞质基质 C．c点与 a点的干重相比较，c点较 a点低 D．如果培养液中缺乏 Mg 2＋ ，在同样情况下完成该实验，则 a点应向左移 例 11 下图甲为研究光合作用的实验装置。用打孔器在某植物的叶片上打出多个叶圆片，再用气泵抽 出气体直至叶片沉入水底，然后将等量的叶圆片转至含有不同浓度的 NaHCO3溶液中，给予一定的光照， 测量每个培养皿中叶圆片上浮至液面所用的平均时间（见图乙），以研究光合作用速率与 NaHCO3溶液浓度 的关系。有关分析正确的是（多选）（ ）。 A．在 a～b段，随着 NaHCO3溶液浓度的增加，光合作用速率逐渐减小 B．在 b～c段，单独增加光照或温度或 NaHCO3溶液浓度，都可以缩短叶圆片上浮的时间 C．在 c点以后，因 NaHCO3溶液浓度过高，使叶肉细胞失水而导致代谢水平下降 D．因配制的 NaHCO3溶液中不含氧气，所以整个实验过程中叶片不能进行呼吸作用 E．c～d段随着 NaHCO3溶液浓度的增加，单个叶圆片有机物的积累速率逐渐减小 F．c～d段随着 NaHCO3溶液浓度的增加，叶绿体基质中 C3的生成速率逐渐减弱 · 164 · 第 11题图 第 12题图 例 12 图表示测定金鱼藻光合作用强度的实验密闭装置，氧气传感器可监测 O2浓度的变化，下列叙述 中错误的是（ ）。 A．该实验探究不同单色光对光合作用强度的影响 B．加入 NaHCO3溶液是为了吸收呼吸作用释放的 CO2 C．拆去滤光片，单位时间内，氧气传感器测到的 O2浓度高于单色光下 O2浓度 D．若将此装置放在黑暗处，用 NaOH溶液代替 NaHCO3溶液，可测定金鱼藻的呼吸作用强度 例 13 某生物兴趣小组将一枝伊乐藻浸在加有适宜培养液的大试管中，以白炽灯作为光源，移动白炽 灯调节其与大试管的距离，分别在 10℃、20℃和 30℃下进行实验，观察并记录单位时间内不同距离下产 生的气泡数目，结果如右图所示。下列相关叙述中不正确的是（ ）。 A．该实验研究的是光照强度和温度对光合速率的影响 B．A点和 C点的限制因素分别为温度和光照强度 C．B点条件下伊乐藻能进行光合作用 D．若在缺镁的培养液中进行此实验，则 B点向右移动 d b c a 气泡产生量/（个/min） 15 45 90 距离（cm） A · C B · · · 30℃ 20℃ 10℃