Question

20．水生植物生長時要進行光合作用，請用下列簡易裝置來測量黑藻的光合作用強度（以單位時間內產生氧氣的量表示）．
實驗材料和用具：帶單孔塞的玻璃瓶，量筒，0.1%的NaHCO₃溶液，新鮮黑藻，大燒杯，乳膠管，U形玻璃細管（有刻度），溫度計，沸水，清水等．
（1）黑藻光合作用過程中要經歷多級能量的轉換，其中最終轉化成的能量是有機物中穩定的化學能．
（2）實驗裝置里因缺少某成分，會影響光合作用的正常進行，應添加0.1%的NaHCO₃溶液，使問題得以解決．
（3）某同學利用此裝置研究影響光合作用的因素．
Ⅰ實驗步驟：
①取兩套上述裝置，編號甲、乙．甲、乙兩瓶內加入的新鮮黑藻莖段量、培養基質的成分等完全相同．連接好導管和U形管后，調節U形管的水面高度至固定刻度．
②將甲裝置安放在大燒杯中，用一定量的沸水和清水勾兌調至預設溫度．乙裝置作為對照組安放在裝有自然溫度的等量清水的大燒杯中．
③將甲乙兩裝置放在光照強度相同且適宜的條件下培養，并開始計時．
④一段時間后，分別測量甲乙兩裝置U形玻璃管兩邊的液面差（下降和上升的高度），根據實驗結果，比較在這段時間內甲乙的光合作用強度．
Ⅱ實驗目的：研究溫度對黑藻光合作用強度（速率）的影響．

Answer 1

分析 影響光合作用的環境因素有：光照強度、溫度、二氧化碳濃度等．實驗材料中提供了0.1%的NaHCO₃溶液，這是為植物光合作用提供二氧化碳的．
分析實驗裝置，由于玻璃瓶中的0.1%的NaHCO₃溶液可以提供二氧化碳，因此瓶中的氣體變化量是氧氣的生成量，可用右側U形管中的單位時間內液面差表示凈光合速率．第（3）小題中，步驟②是解題的關鍵，由該步驟可確定，本實驗目的是探究溫度對黑藻光合作用的影響，因此黑藻的生理狀態和數量、光照、CO₂濃度均為無關變量．

解答 解：（1）黑藻通過光合作用最終將光能轉變為有機物中穩定的化學能．
（2）實驗裝置中，實驗材料黑藻置于清水中，而水中的CO₂含量較低，抑制了光合速率，生物實驗中常用飽和的NaHCO₃溶液充當CO₂緩沖液，本題提供了0.1%的NaHCO₃溶液． 
（3）②根據第②步的設置可知，本實驗目的是探究溫度對黑藻光合作用的影響，此時黑藻的生理狀態和數量、光照、CO₂濃度、水量等均為無關變量．可以將甲裝置安放在大燒杯中，用一定量的沸水和清水勾兌調至預設溫度．乙裝置作為對照組安放在裝有自然溫度的等量清水的大燒杯中．
④實驗的觀察因變量仍然為單位時間內甲乙的U形玻璃管兩邊的液面差，因此可以比較液面差來比較在這段時間內甲乙的光合作用強度．
Ⅱ實驗目的：根據第②步的設置可知，本實驗目的是探究溫度對黑藻光合作用的影響．
故答案為：
（1）有機物中穩定的化學能
（2）0.1%的NaHCO₃溶液
（3）Ⅰ．②一定量的沸水和清水勾兌    等量清水
④兩邊的液面差（下降和上升的高度）
Ⅱ．溫度對黑藻光合作用強度（速率）的影響

點評 本題考查了影響光合作用的環境因素的相關實驗的探究，意在考查考生的分析能力和實驗設計的能力．在設計實驗時能夠根據題中已有步驟確定實驗的目的；明確實驗設計過程中遵循單一變量和對照性原則，難度適中．