Question

8．某實驗小組用小球藻進行實驗，探究影響光合速率的因素．他們將一定量的小球藻浸入適宜培養(yǎng)液的試管中，以白熾臺燈作為光源．移動臺燈改變光源與試管的距離；CO₂濃度分別設置為0.05%和0.03%，根據實驗結果繪制成曲線1、曲線2（見右圖）．請分析回答：
（1）比較C、D兩點的光合作用速率，可見限制D點光合速率的主要因素是CO₂濃度，限制E點光合速率的主要因素是光照強度．
（2）F點的含義是植物光合作用速率等于呼吸作用速率．若用缺鎂培養(yǎng)液培養(yǎng)小球藻，其他條件不變，F點應向左移．
（3）該小組又做了探究小球藻最適生長溫度的預實驗，實驗結果見下表：

溫度（℃）	10	20	30	40	50
光照下釋放O2（mg/h）	9.67	14.67	19.67	21.67	19.33

根據預實驗結果，判斷出小球藻最適生長溫度在40℃左右，請設計進一步的探究實驗：
材料用具：小球藻若干、大試管若干、含CO₂緩沖液的培養(yǎng)液、水浴鍋（控制溫度）、量筒等．
該實驗應控制好的兩個主要無關變量是：①相同的光照時間和距離（相同的光照強度）；②小球藻的數量相同．
實驗步驟：
第一步：取5支試管編號．
第二步：將等量的含CO₂緩沖液的培養(yǎng)液分別裝入試管中．
第三步：將水浴鍋依次控制溫度為38℃、39℃、40℃、41℃、42℃，將試管分別進行水浴加熱．
第四步：將等量的小球藻加入5支試管中．
第五步：光照6h后測定O₂釋放量．

Answer 1

分析 分析題圖：臺燈與試管的距離在15～45cm時，隨著光照的增強，光合速率不變；臺燈與試管的距離大于45cm時，隨著光照的增強，光合速率逐漸減弱；臺燈與試管的距離為105cm時，光合速率等于呼吸速率，據此答題．

解答 解：（1）C、D兩點與臺燈的距離相同，即兩點的光照強度相同，但兩者的CO₂濃度不同，可見限制D點光合速率的主要因素是CO₂濃度；E點CO₂濃度不同，而光合作用速率相同，說明限制E點光合速率的主要因素不是CO₂濃度，而是光照強度．
（2）F點氧氣的釋放量為0，說明該光照強度（與光源相距105 cm）時小球藻光合速率等于細胞呼吸速率．鎂是合成葉綠素的重要成分，缺鎂會影響葉綠素的合成，使小球藻光合速率減慢，在其他條件不變時，F點應向左移．
（3）本實驗的單一變量是溫度，其他需要控制的條件屬于無關變量，如光照強度、小球藻的數量等，且無關變量的原則應該相同且適宜，所以無關變量的控制應為相同光照時間和距離（相同的光照強度）和小球藻的數量相同．
此實驗設計的基本步驟是：分組→控制變量→經過一段時間觀察實驗結果，所以第二步應將等量的含CO₂緩沖液的培養(yǎng)液裝入試管，數量相同的小球藻浸入試管中，分別放入5個水浴鍋中，然后（第三步）用水浴鍋依次控制好溫度為38℃、39℃、40℃、41℃、42℃（可以適當增加溫度梯度）．
故答案為：
（1）CO₂濃度        光照強度
（2）植物光合作用速率等于呼吸作用速率       左
（3）①相同的光照時間和距離（相同的光照強度）    ②小球藻的數量相同
第二步：將等量的含CO₂緩沖液的培養(yǎng)液分別裝入試管中
第三步：將水浴鍋依次控制溫度為38℃、39℃、40℃、41℃、42℃，將試管分別進行水浴加熱

點評 本題結合柱形圖和曲線圖，考查影響光合作用速率的因素及相關的探究實驗，屬于高頻考點．解決本題的關鍵是圖形分析和實驗分析，要求學生明確曲線圖中點、線的含義，并能利用圖中信息準確答題．