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1、利用单一变量原则解决光合作用的实验结果分析题利用单一变量原则解决光合作用的实验结果分析题 【考题范例】 1(2018高考全国卷)为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性，某同学 选取来自树冠不同层的 A、B 两种叶片，分别测定其净光合速率，结果如图所示。据图回答 问题： (1)从图可知，A 叶片是树冠_(填“上层”或“下层”)的叶片，判断依据是 _。 (2)光照强度达到一定数值时，A 叶片的净光合速率开始下降，但测得放氧速率不变， 则净光合速率降低的主要原因是光合作用的_反应受到抑制。 (3)若要比较 A、B 两种新鲜叶片中叶绿素的含量，在提取叶绿素的过程中，常用的有机 溶剂是_。 审答提
2、示 (1)明确该题的自变量与因变量 该题的自变量是树冠叶片的位置不同，因变量为净光合速率不同。 (2)根据光反应与暗反应的区别与联系分析现象的原因 由“测得放氧速率不变”可推知光反应不变，但“净光合速率开始下降”可推知暗反应 受到抑制。 解析：(1)由于上层叶片对阳光的遮挡，导致下层叶片接受的光照强度较弱，因此下层 叶片净光合速率达到最大值时所需要的光照强度较上层叶片低，据此分析图示可推知：A 叶 片是树冠下层的叶片。 (2)光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，氧气产生于光反应阶段。光照强度达到一 定数值时，A 叶片的净光合速率开始下降，但测得放氧速率不变，说明光反应速率不变，则 净光合速率降
3、低的主要原因是光合作用的暗反应受到抑制。 (3)绿叶中的叶绿素等光合色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，可以用无水乙醇提取 叶绿素。 答案 ： (1)下层 A叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度低于B叶片 (2)暗 (3) 无水乙醇 2(2018高考全国卷)回答下列问题： (1)高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的_上， 该物质主要捕获可见 光中的_。 (2)植物的叶面积与产量关系密切，叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与植物 群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示。由图可知 ： 当叶面积系数 小于 a 时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均_。
4、当叶面积系数超 过 b 时，群体干物质积累速率降低，其原因是_。 (3)通常，与阳生植物相比，阴生植物光合作用吸收与呼吸作用放出的 CO2量相等时所 需要的光照强度_(填“高”或“低”)。 解析：(1)高等植物光合作用中捕获光能的物质是叶绿素和类胡萝卜素，分布在叶绿体 的类囊体薄膜中，叶绿体中的色素主要捕获红光和蓝紫光。 (2)由图可知：当叶面积系数小于 a 时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积 累速率均上升 ； 当叶面积系数大于 b 时， 由于群体光合速率不变， 而群体呼吸速率仍在上升， 导致群体净光合速率降低，干物质积累速率下降。 (3)由于阴生植物的呼吸作用强度小于阳生植物，即阴
5、生植物通过呼吸作用放出的 CO2 比阳生植物少，因此阴生植物光合作用吸收 CO2量与呼吸作用放出的 CO2量相等时所需要的 光照强度比阳生植物低。 答案 ： (1)类囊体膜 蓝紫光和红光 (2)增加 群体光合速率不变，但群体呼吸速率仍 在增加，故群体干物质积累速率降低 (3)低 【备考锦囊】 1实验设计的单一变量原则 即除自变量(实验变量)以外， 应使实验组与对照组的无关变量保持相同且适宜， 以确保 实验变量的唯一性。 如生物材料相同(大小、 生理状况、 年龄、 性别等)、 实验器具相同(型号、 洁净程度等)、实验试剂相同(用量、浓度、使用方法等)和条件相同(保温或冷却、光照或黑 暗、搅拌、振
6、荡等)。 注意：变量是实验过程中可以变化的因素在设计实验时，要注意使自变量可控制、 因变量比较好检测，并尽量避免无关变量对实验的干扰。 2三类变量(自变量、因变量、无关变量)分析 【应考提升】 1近年来大气中的 CO2浓度和 O3浓度不断上升。为了研究 CO2浓度和 O3浓度上升对农 作物有何影响，研究人员用高浓度 CO2和高浓度 O3处理水稻“汕优 63” ，测定其生长发育不 同时期的各项生理指标，结果如图。下列叙述错误的是( ) 注：CK(对照，大气常态浓度)；CO2(CO2常态浓度200 molmol1)；O3(O3常态浓 度160%)；CO2O3(CO2常态浓度200 molmol1和
7、 O3常态浓度160%)。表观光合速 率是指在光照条件下，一定量的植物在单位时间内吸收外界的 CO2量。 A实验结果表明，不同生长发育时期，升高 CO2浓度，水稻的表观光合速率增大 B高浓度 CO2可部分抵消高浓度 O3对水稻光合作用的胁迫 C水稻表观光合速率的增大可能与胞间 CO2浓度升高有关 D实验结果表明，O3浓度降低会危及水稻的生长 解析：选 D。柱形图显示：在相同的生长发育时期，CO2组的表观光合速率均大于 CK 组， 因此实验结果表明， 不同生长发育时期， 升高 CO2浓度， 水稻的表观光合速率增大， A 正确 ； CK 组、O3组与 CO2O3组的实验结果对比，可说明高浓度 CO
8、2可部分抵消高浓度 O3对水稻光合 作用的胁迫，B 正确；对比分析两个柱形图可以发现：在生长发育时期相同的情况下，表观 光合速率高，其胞间 CO2浓度也相对较高，因此水稻表观光合速率的增大可能与胞间 CO2浓 度升高有关，C 正确 ； O3组与 CK 组的实验结果对比，说明 O3浓度升高会危及水稻的生长，D 错误。 2为了研究植物昼夜节律对光合作用的影响，科学家选取生长状态相同的某植物进行 了如下四组实验。 每组白天光照 10 h， 夜间总时长 14 h， 其他条件都适宜， 连续处理 25 天， 测定各组气孔大小和叶绿素含量，结果如下表： 组别夜间处理方法气孔大小(m2)叶绿素含量/(mgg1
9、) A 组处理 X3893.34 B 组每隔 3 h 红光光照 5 min3442.44 C 组每隔 2 h 红光光照 5 min2972.40 D 组每隔 1 h 红光光照 5 min2862.20 回答下列问题： (1)为了使实验具有说服力，设置了 A 组，A 组的“处理 X”应为_。 (2)随着夜间红光打断处理的频率增加，植物光合作用强度的变化趋势是_， 判断的理由是_。 (3)若在夜间用景观灯照射城市绿化植物，据上述实验，景观灯的颜色不建议选择 _(填“红色”或“绿色”)。 解析：(1)分析表中信息可知：本实验的自变量是夜间红光打断处理的频率，因此 A 组 (对照组)的“处理 X”应为
10、持续黑暗处理(不作红光处理)。 (2) 表中信息显示 ： 随着夜间红光打断处理的频率增加，气孔逐渐变小，叶绿素含量逐 渐降低。叶绿素含量逐渐降低，色素分子吸收的光能减少，光反应减弱，生成的H和 ATP 减少，引起暗反应中的 C3的还原过程减弱 ； 叶片气孔缩小，植物吸收 CO2的速率降低，引起 暗反应中的 CO2的固定过程减弱。可见，随着夜间红光打断处理的频率增加，植物光合作用 强度逐渐降低。 (3)综上分析，在夜间用景观灯照射城市绿化植物，景观灯的颜色不适宜选择红色。 答案 ： (1)持续黑暗处理(不作红光处理) (2)逐渐降低 叶绿素含量降低，光反应减弱 ； 叶片气孔缩小，吸收 CO2速率降低，暗反应减弱，光合作用强度降低 (3)红色