Question

20．為探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響，多個興趣小組設計實驗進行研究．
實驗材料和用具：100mL量筒、20W至500W的臺燈、冷開水、NaHC0₃、黑藻等等．
實驗步驟：

①準備6套如上圖所示裝置，編號為1-6．在瓶中各加入約500mL0.01g/mLNaHC0₃溶液后用冷開水充滿．
②取6等分黑藻分別放入1-6號裝置．
③將6套裝置放入暗室中，然后用20W、50W、75W、100W、200W和500W的臺燈等距離地分別照射1-6號裝置，觀察氣泡的產生情況．
④30min后停止光照，測量光合作用釋放的O₂體積．
實驗結果：

不同光照條件下氧氣的釋放量（mL）
組次	20w	50w	75w	100w	200w	500w
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
均值	1.87	5.1	8.3	11.83	20.3	18.70

對該實驗進行分析，回答有關問題：
（1）該實驗中的自變量是光照強度．列出實驗中的兩個控制變量（無關變量）：C0₂（或NaHCO₃溶液）、溫度、PH值、黑藻．
（2）根據裝置圖，上表中各組次的實驗數據是如何讀出的？讀量筒中收集到的水的體積
（3）將實驗處理結果在下邊的坐標里繪成柱形圖．

（4）上表中測得的氧氣量并非光合作用實際產生的氧氣量，其原因是黑藻自身的呼吸作用會消耗氧氣．
（5）對表中數據進行分析并得出結論．在20---200W范圍內隨著光照強度的不斷升高，光合作用產生的氧氣量也在升高，但光照強度達500W時氧氣量反而降低，說明適度提高光照強度可以提高光合作用的強度．
（6）在冬季的人工大棚中種植蔬菜，需要確定合適的光照強度，因為光照不夠會降低產量，而提供多余的光照還會浪費錢．通過該實驗還不能確定最適合黑藻生長的光照強度，請寫出該如何開展進一步的探究：在100-500W范圍內設置多組梯度進行實驗．

Answer 1

分析 分析實驗裝置：圖示表示光照強度影響光合作用強度的實驗裝置，其中量筒中收集的水的體積是實驗的因變量，代表光合作用實際產生的氧氣量與黑藻呼吸消耗的氧氣量的差值，即凈光合作用強度．
分析表中數據：燈泡的功率代表光照強度，在20～200W范圍內隨著光照強度的不斷升高，光合作用產生的氧氣量也在升高，但光照強度達500W時氧氣量反而降低．

解答 解：（1）據題干分析可知，該實驗中的自變量是光照強度．實驗中的無關變量有：CO₂（或NaHCO₃溶液）濃度、溫度、pH、黑藻．
（2）上表中各組次的實驗數據是通過測量量筒中收集到的水的體積得到的．
（3）根據實驗處理結果繪成柱形圖如下：

（4）黑藻自身的細胞呼吸會消耗氧氣，故通過該實驗測得的氧氣量并非光合作用實際產生的氧氣量．
（5）實驗結論分析：在20-200W范圍內隨著光照強度的不斷升高，光合作用產生的氧氣量也在升高，但光照強度達500W時氧氣量反而降低，說明適度提高光照強度可以提高光合作用的強度．
（6）由表可知，200W時，光合作用強度最大，但還不能確定最適合黑藻生長的光照強度，因為梯度較大，所以還需在100-500W范圍內設置多組梯度進行實驗．
故答案為：
（1）光照強度     C0₂（或NaHCO₃溶液）、溫度、PH值、黑藻
（2）讀量筒中收集到的水的體積
 （3）

（4）黑藻自身的呼吸作用會消耗氧氣
（5）在20-200W范圍內隨著光照強度的不斷升高，光合作用產生的氧氣量也在升高，但光照強度達500W時氧氣量反而降低，說明適度提高光照強度可以提高光合作用的強度
（6）在100-500W范圍內設置多組梯度進行實驗

點評 本題以圖形為載體，考查學生對知識的理解和分析能力．光合作用過程是考查的重點和難點，可以通過流程圖分析，表格比較，典型練習分析強化學生的理解．要注意，光合作用合成有機物，而呼吸作用分解有機物．光合作用為呼吸作用提供有機物和氧氣，呼吸作用為光合作用提供二氧化碳和水．