Question

某实验室将水稻幼苗固定于无底反应瓶中，实验装置如图所示。该装置是根据比重浮沉的原理，由称量浸没在液体中的瓶所受浮力的改变值测量气体量的改变的。

（1）利用该装置可以测定呼吸作用与光合作用导致的瓶内气体容积的变化。调节天平平衡，在适宜的光照强度下，光照15 min后，指针向        （左、右）偏转，原因是           。接着进行遮光处理，指针将          ，原因是             。

（2）利用该装置还可以探究水稻幼苗地上部分能否向根系供氧，以天平指针偏转1格所需要的时间作为观测指标，完成实验。

⑴步骤：

步骤1：将装置中的缓冲液换成NaOH溶液；

步骤2：调节天平平衡，                 ，记录天平指针偏转l格所需要的时间记为t₁；

步骤3：                  ，记录天平指针偏转1格所需要的时间记为t₂。

⑵预期实验结果并得出结论：

①                    。

②                   。

Answer

（1）右 叶片进行光合作用释放出的O2多于呼吸作用消耗，A瓶中的O2增加，A瓶浮力大于B瓶；

左偏 黑暗条件下呼吸作用消耗O2释放CO2，CO2被缓冲液吸收，导致A瓶内气体减少，浮力减小。

步骤2：将装置放在黑暗条件下测量。

步骤3：剪去幼苗根系，按步骤2再测一次。

（2）①若t1小于t2，则植物幼苗地上部分向根系提供氧；②若t1大于或等于t2，则植物幼苗地上部分不能向根系提供氧

【解析】

试题分析：实验装置显示，B瓶中放入的是死亡的水稻幼苗，不能进行光合作用和呼吸作用，可作为空白对照；A瓶中放入的活的水稻幼苗，光合作用和呼吸作用都能进行，由于CO2缓冲液能够维持瓶内CO2浓度的相对稳定，因此瓶内气体容积的变化表示的是O2的变化量。

（1）调节天平平衡，在适宜的光照强度下，光照15 min后，叶片通过光合作用释放的O2量多于通过呼吸作用消耗的O2量，A瓶中的O2增加使得A瓶浮力大于B瓶，所以指针向右偏转。接着进行遮光处理，因黑暗条件下，水稻幼苗的呼吸作用消耗O2、释放CO2，而释放的CO2被缓冲液吸收，导致A瓶中的O2减少，浮力减弱，所以指针向左偏转。

（2）欲利用该装置探究水稻幼苗地上部分能否向根系供氧，需排除光合作用对实验结果的干扰；因光合作用的原料为CO2和H2O，需在有光的条件下才能进行，因此可以通过切断CO2的供应和切断光照的来源来排除光合作用的干扰，其实验设计步骤为：

步骤1：将装置中的CO2缓冲液换成具有吸收CO2作用的NaOH溶液；

步骤2：调节天平平衡，将装置放在黑暗条件下测量，记录天平指针偏转l格所需要的时间记为t1；

步骤3：剪去幼苗根系，按步骤2再测一次，记录天平指针偏转1格所需要的时间记为t2。

预期实验结果并得出结论：由于实验是在遮光的条件下进行，水稻幼苗通过呼吸作用消耗O2，释放的CO2被NaOH溶液吸收，导致A瓶中的O2减少。若植物幼苗地上部分向根系提供氧，则A瓶中的O2减少量加快，小于t2；若植物幼苗地上部分向根系提供氧，则A瓶中的O2减少量，有根系时较无根系时快，所以t1小于t2；若植物幼苗地上部分不能向根系提供氧，则A瓶中的O2减少量，有根系时与无根系时相同甚至较无根系时慢，因此t1大于或等于t2。

考点：本题考查光合作用、呼吸作用及其实验设计的相关知识，意在考查学生能从题图中提取有效信息并结合这些信息，运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确结论的能力，具有对一些生物学问题进行初步探究的能力。