Question

分析有关科学探究的资料，回答问题。为了探究植物矿质吸收是否与水分吸收同步(即植物根系是否等比例吸收矿质和水分)，特设计如下实验：通过光照控制大麦叶片的蒸腾作用(水分蒸发忽略不计)，然后测定大麦根系所处溶液中矿质元素含量的变化。

【探究假设】植物根系等比例吸收矿质和水分。

【实验设计】依据上述研究目的设计的实验记录表如下表。

（1）．表中，如果实验条件X1代表光照，检测变量Y2代表大麦培养液中的Ca²⁺浓度，那么X2应为_______，而作为Y1的大麦根系水分吸收(或蒸腾量)可借助于__________测得。

（2）．表5中的实验数据应按_________方式处理方可初步证实探究假设的成立与否。

A．比较Z1:Z3和Z2:Z4两个比值    B．比较Z1+Z2和Z3+Z4两个加和

C．比较Z1-Z3和Z2-Z4两个差值    D．比较Z1×Z2和Z3×Z4两个乘积

（3）．为了进一步调查上述假设的普遍适用性，表5中的Y3至Yn应为_________。   

（4）．实验条件X1的光照既有光能因素又有热能因素，为区分两者，增设一实验条件X3_______。

A．将II号杯置于晨光或夕照之下       B．在II号杯中加装散热搅拌装置

C．在光源与II号杯之间加装滤色玻片   D．将II号杯置于不同温度的恒温水浴中

（5）．在本探究中，检测变量Y2的初始浓度(大麦插入前)不宜过高，否则_________。

【探究结论】植物根系以不等比例的方式吸收矿质和水分。

Answer

黑暗（或不同光照强度） 容器上的刻度 A 其它矿质元素 D 会导致植株失水，甚至死亡

【解析】试题分析：

本题借助实验设计考查了学生的实验设计能力和细胞吸水原理。解题时抓住探究植物矿质吸收是否与水分吸收同步（即植物根系是否等比例吸收矿质和水分）这个目的，设置对照试验，要注意实验中的变量控制和分析。

解析：

（1）实验设计要遵循对照原则，X1表示光照，则X2应表示黑暗或者不同强度的光照，以形成对照；大麦根系吸收水分（或蒸腾）会导致容器中液面的下降，可通过容器上的刻度来表示大麦根系水分吸收（或蒸腾量）的量。
（2）不同条件下Z1和Z3、Z2和Z4表示对应的水分吸收量和矿质元素吸收量，若Z1：Z3和Z2：z4两个比值相同，则说明水分的吸收和矿质元素的吸收是同步的，否则则说明二者是不同步的，本题选A。
（3）为了使得到的结论更有说服力，需要对不同矿质元素的吸收进行测定，则Y3至Yn应为其他不同的矿质元素（如N、 P 、K等）。
（4）为了将光能因素和热能因素分开，保持遵循实验的单一变量原则，可通过使光能因素相同或者热能因素相同来实现．通过D选项的途径，使得两组实验装置的温度相同，排除了温度对实验结果的干扰．本题选D。
（5）在探究实验中Y2的初始浓度不宜过高，当外界溶液浓度过高，大于细胞液浓度时，会导致植物根系细胞失水，不能正常的吸收水分，影响植株的生长和实验结果。

点睛：本题通过探究植物吸收水分和矿质元素两个过程的关系为切入点，考查了实验设计的单一变量原则和对照原则、实验数据的处理及植物细胞吸水失水条件与植物生长的关系等内容，难度中等．练习了我们综合分析和运用知识的能力。