Question

I（21分）为探究影响光合速率（单位：μmol·m^-2·s^-1）的因素，科研人员利用玉米和大麦在适宜的温度、光照强度下进行有关实验，结果如右图。请回答：

⑴从图中可以看出，影响光合作用的因素有　  　 、       和        。
⑵如果将长势相同的玉米和大麦幼苗共同种植在一个透明密闭的装置中，保持题干中的条件和21%的O₂环境，一段时间后，      幼苗先死亡。理由是                。
⑶由图可知，大麦植株处于不同CO₂浓度下，其光合作用速率均以含O₂量为    时最高；随着含O₂量增加，光合速率会           。
⑷某人拟利用下列材料用具设计实验，进一步探究较低和较高氧气浓度对玉米光合速率的影响。请帮助完成下列实验方案。
材料用具：玉米幼苗3株，适宜浓度的完全培养液（含植物生长的全部必需无机盐离子），适宜浓度的N_aHCO₃溶液（维持CO₂含量在大气水平），培养装置，照明灯，O₂发生器等。
实验步骤：
①组装培养装置并编号为甲、乙、丙。培养装置除规格满足实验需要并方便添加物质和取样分析外，还应                   。
②向甲、乙、丙中分别加入等量且适量的完全培养液和N_aHCO₃溶液，振荡摇匀，各放入1株玉米幼苗
③向装置甲、乙中分别充入相同体积的4%O₂和50%O₂，丙组             作为对照。
④在                  条件下培养一段时间，实验过程中保持培养液的有氧环境。
⑤观察记录实验数据，比较得出结论。
结果与结论（略）。
讨论：为尽量减少实验的偶然误差，对实验材料的处理应注意：
a．                                                        ；
b．                                                        。
II．（9分）某同学为了探究不同条件对植物光合作用速率和呼吸作用速率的影响，做了如下实验：用8株有20片叶片、大小和长势相似的天竺葵盆栽植株，分别放在密闭的玻璃容器中，在不同实验条件下，利用传感器定时测定密闭容器中二氧化碳含量的变化。实验结果统计如下表，请分析回答下列问题：

编号	1	2	3	4	5	6	7	8
温度（℃）	10	10	20	20	30	30	40	40
光照强度（LX）	1000	0	1000	0	1000	0	1000	0
开始时CO2量（单位）	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0
12ｈ后CO2量（单位）	4.5	5.1	3.5	5.4	1.9	5.9	2.0	5.8

（1）序号1、3、5、7可构成一个相对独立的实验组合，在该实验组合中，实验变量是      ，需控制的无关变量是                     。
（2）序号2、4、6、8可构成另一个相对独立的实验组合，则该实验组合研究的主题是：
                                 。
（3）序号1、3、5、7在实验前后二氧化碳含量的变化值的含义是                            。
（4）根据表中实验数据，在坐标图里绘制出不同实验条件（表中所示实验条件）下该植物的呼吸作用速率变化曲线图和真光合作用速率变化曲线图（请在横坐标上注明所表示的变量和具体数值）。

（5）若想确定天竺葵生长的最适合光照强度，请在本实验的基础上写出进一步探究的实验思路：
                                                                          

Answer 1

I.⑴植物类型（或：植物种类）   CO₂浓度  O₂浓度（三个空，每空一分）
⑵大麦 在其他条件相同时，玉米的光合速率比大麦高得多，且玉米能利用低浓度CO₂进行光合作用，大麦不能
⑶4%  明显下降（逐渐降低）
⑷①透明且密闭　　③充入相同体积的21%O₂　　④相同且适宜（的光照、温度等）　　讨论：a．幼苗应生长良好且长势一致　　b．进行平行重复实验（或每组需用多株玉米幼苗进行实验）
II．（9分）
（1）温度（1分）  光照强度、二氧化碳浓度等（1分）
（2）温度对植物呼吸作用（强度/速率）的影响（1分）
（3）净光合作用所消耗的二氧化碳量（1分）
（4）如图所示（3分）：横坐标1分，一个曲线1分。

（5）在温度30℃左右改变光照强度，设置多个梯度光照强度进行实验，其他条件与原实验相同，测定比较单位时间内的CO2吸收量。(2分)

解析试题分析：
I.（1）从图中可以看出，玉米和大麦在相同条件下，光合速率不同；对于大麦来说，在不同的O₂浓度下，光合速率也不同；从横坐标可以看出，不同的CO₂浓度，光合速率不同。综上，影响光合速率的因素是植物种类、O₂浓度和CO₂浓度。
（2）将长势相同的玉米和大麦幼苗共同种植在一个透明密闭的装置中，在其他条件相同时，玉米的光合速率比大麦高得多，且玉米能利用低浓度CO₂进行光合作用，大麦不能因此当CO₂浓度下降时，大麦最先死亡；
（3）从图中可以看出，当O₂浓度为4%时，光合速率最高，并且随着O₂浓度的增加，光合速率下降。
（4）①因为实验目的是探究较低和较高氧气浓度对玉米光合速率的影响，故装置要求是密闭并且透光。③向装置甲、乙中分别充入相同体积的4%O₂和50%O₂，为了对照，丙组应该冲入相同体积的21%O₂。
④在对植物进行培养时，应提供相同且适宜的环境条件：如光照、温度等。
讨论：为尽量减少实验的偶然误差，要注意以下两个方面a．幼苗应生长良好且长势一致；b．进行平行重复实验（或每组需用多株玉米幼苗进行实验）
II.（1）序号1、3、5、7组中，实验条件的不同之处在于温度，故温度是自变量，而其他光照强度、二氧化碳浓度等因素都会影响光合速率。
（2）序号2、4、6、8组，自变量是温度，但是光照强度都为0，植物只进行呼吸作用，故实验目的应是：温度对植物呼吸作用（强度/速率）的影响
（3）序号1、3、5、7组，自变量是温度，光照强度相同，故植物同时进行光合作用和呼吸作用，则二氧化碳的变化值为净光合作用所消耗的二氧化碳量。
（4）根据表格中2、4、6、8组数据，可以绘制出呼吸速率变化曲线，1、3、5、7组是净光合速率的变化曲线，真正光合速率曲线应该等于呼吸速率与净光合速率之和，故可以做曲线见答案。
（5）若想确定天竺葵生长的最适合光照强度，根据上题中真正光合速率曲线，可以推知，最适光照强度应该在30LX左右。
考点：本题考查光合作用和呼吸作用的综合知识，意在考查考生识图能力和理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力；具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。