Question

13．為研究不同光照強度下水稻的光合作用，某實驗室將水稻幼苗固定于無底反應瓶中進行實驗，實驗裝置如圖一所示．

實驗步驟：
①調節天平平衡；
②用100W的燈泡作為光源．先將燈泡置于距裝置20厘米處，15分鐘后觀察并記錄指針偏轉方向和格數．
③加大燈泡與裝置間距離，過15分鐘再觀察記錄；
④連續重復步驟③．
實驗結果繪制如圖二，請回答下列問題：
（1）該實驗的自變量是通過改變燈泡與裝置間的距離進行調控．
（2）請據實驗結果分析回答：
①B點與A點比較，光合強度較大的是A點，指針偏轉的方向右．
②C點表示的是光合作用等于 呼吸作用（填寫小于、等于或大于）．
③CD段形成的原因是呼吸作用強度大于光合作用強度，與C點相比較，D點指針向左偏轉．
（3）細胞作為一個基本的生命系統，需要外界的能量供應，而光合作用和呼吸作用是物質和能量轉變的兩個重要生理過程．從能量輸入水稻葉肉細胞到能被生命活動所直接利用，其能量轉移的具體途徑是光能→ATP中活躍的化學能→有機物中穩定的化學能→ATP中活躍的化學能（用文字和箭頭表示）．
（4）實驗裝置一如此設計，依據的原理是該裝置中水稻光合作用產生的氣體，可使浮力增大，使天平指針發生偏轉．

Answer 1

分析 本實驗的實驗原理為：該裝置中水稻苗光合作用產生的氣體，可使浮力增大，使天平指針發生偏轉．
從實驗設置可以看出，B裝置中放的是死的水稻苗，不能光合作用和呼吸作用，因此可作為空白對照．
A瓶中水稻苗既進行光合作用，也進行呼吸作用，由于裝置中有二氧化碳緩沖液，因此氣體量的變化表示的是氧氣的變化量．此時需考慮光合作用和呼吸作用的強度問題：光合作用小于呼吸作用、光合作用等于呼吸作用、光合作用大于呼吸作用．

解答 解：（1）研究不同光照強度下水稻的光合作用，所以實驗變量應為光照強度，可以通過改變燈泡與裝置間的距離進行調節．
（2）①題中看出，燈泡距離不斷增大，因此光合作用逐漸減弱．并且B點指針偏轉的幅度減小，說明光合作用減慢，因此是A點時植物光合作用強，由于光合作用大于呼吸作用，植物釋放氧氣，浮力增大，指針右偏．
②C點之后指針開始回偏，說明C點光合作用與呼吸作用強度相等．因為C點之后呼吸強度大于光合作用強度，即有機物出現負增長．因此C點比D點積累有機物多．
③圖中C代弄最偏右，表示光合作用積累的氧氣最多．CD段表示天平指針開始回偏，說明此時呼吸作用大于光合作用．B點光合大于呼吸，指針右偏，D點與B點相比指針開始回偏，即偏左．因為總體光合產生的氧氣為正值，指針仍在平衡點右側．
（3）從能量輸入水稻葉肉細胞到能被生命活動所直接利用，需要經過光合作用和呼吸作用，在光合作用過程中，光能→ATP中活躍的化學能→有機物中穩定的化學能；而在呼吸作用過程中有機物中穩定的化學能又會轉變為ATP中活躍的化學能和熱能．
（4）分析實驗裝置可知，實驗依據的原理是裝置中水稻光合作用產生的氣體，可使浮力增大，使天平指針發生偏轉．
故答案為：
（1）改變燈泡與裝置間的距離
（2）①A   右   
②等于 
③呼吸作用強度大于光合作用強度  左 
（3）光能→ATP中活躍的化學能→有機物中穩定的化學能→ATP中活躍的化學能
（4）該裝置中水稻光合作用產生的氣體，可使浮力增大，使天平指針發生偏轉

點評 本題考查了光合作用與呼吸作用的有關知識，設置的情景較新穎，干擾項較多，需要運用物理學知識解決生物問題，所以能夠較好地對學生綜合能力進行考查．