16.6气体状态变化图像（解析版）--2024高考一轮复习100考点100讲—高中物理

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第16.6讲 气体状态变化图像
【知识点精讲】
【方法归纳】
【最新高考题精练】
1. （2023高考选择性考试辽宁卷）“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p-T图像如图所示。该过程对应的p-V图像可能是（ ）

A. B.
C. D.
【参考答案】B
【名师解析】
根据理想气体状态方程，
可得
从a到b，气体压强不变，温度升高，则体积变大；从b到c，气体压强减小，温度降低，而a、c处于同一等温线上，p——T图线c点与原点连线的斜率小于b点与原点连线的斜率，c态的体积大于b态体积。所以图像B正确。更多课件 教案 视频 等优质滋源请 家 威杏 MXSJ663 2．（2022高考北京卷）如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后到达状态b和c。下列说法正确的是（ ）
A．从a到b，气体温度保持不变 B．从a到b，气体对外界做功
C．从b到c，气体内能减小 D．从b到c，气体从外界吸热
【参考答案】D
【命题意图】此题考查对气体p——V图像的理解及其相关知识点。
【名师解析】一定质量的理想气体从状态a到状态b，体积不变，温度降低，放出热量；从状态b到c，气体体积增大，对外做功，温度升高，内能增大，根据热力学第一定律，可知从外界吸热，选项D正确。
3. （2022高考辽宁物理）一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其体积V和热力学温度T变化图像如图所示，此过程中该系统（ ）
A. 对外界做正功B. 压强保持不变
C. 向外界放热D. 内能减少
【参考答案】A
【命题意图】本题考查对V——T图像的理解、理想气体的状态方程、热力学第一定律及其相关知识点.
【名师解析】
理想气体从状态a变化到状态b，体积增大，理想气体对外界做正功，选项A正确；由题图V——T图像可知V = V0 + kT，根据理想气体的状态方程有，联立有，可看出T增大，p增大，选项B错误；理想气体从状态a变化到状态b，温度升高，内能增大，选项D错误；理想气体从状态a变化到状态b，由选项AD可知，理想气体对外界做正功且内能增大，则根据热力学第一定律可知气体向外界吸收热量，选项C错误。
4（8分）（2022重庆高考）某同学探究一封闭气缸内理想气体的状态变化特性，得到压强p随温度t的变化如图所示。已知图线Ⅰ描述的是体积为的等容过程，当温度为时气体的压强为；图线Ⅱ描述的是压强为的等压过程。取为，求
①等容过程中，温度为时气体的压强；
②等压过程中，温度为时气体的体积。
【参考答案】.①；②
【名师解析】①在等容过程中，设0℃时气体压强为p0，根据查理定律，=
解得 p0=
②当压强为p2，温度为0℃时，设此时体积为V2，根据理想气体状态方程
=
解得：V2=
5. （2022新高考江苏卷）如图所示，一定质量的理想气体分别经历和两个过程，其中为等温过程，状态b、c的体积相同，则（ ）
A. 状态a的内能大于状态b
B. 状态a的温度高于状态c
C. 过程中气体吸收热量
D. 过程中外界对气体做正功
【参考答案】C
【命题意图】本题考查对p——V图像的理解及其相关知识点。
【解题思路】由于a→b的过程为等温过程，即状态a和状态b温度相同，根据温度是气体分子平均动能的标志，可知状态a和状态b的分子平均动能相同，而理想气体内能只与温度有关，所以理想气体状态a的内能等于状态b的内能，选项A错误；由于状态b和状态c体积相同，且，根据理想气体状态方程
，可知Tb＜Tc，又因为Tb=Tc，故Ta＜Tc，选项B错误；
因为a→c过程气体体积增大，气体对外界做正功；而气体温度升高，内能增加，根据热力学第一定律，，可知气体吸收热量；选项C正确，D错误。
【最新模拟题精练】
1. （2023山东济南三模）制冷机通常是按照如图所示的逆卡诺循环进行工作的，其中1→2、3→4为绝热过程，2→3、4→1为等温过程。将制冷机中的封闭气体看作理想气体，以下判断正确的是（ ）

A. 1→2的过程中气体温度降低
B. 2→3的过程中气体放热
C. 3→4的过程中气体内能增加
D. 1→2→3→4→1的整个循环过程中，气体对外界做正功
【参考答案】B
【名师解析】
1→2的过程为绝热过程，故
气体体积减小，故外界对气体做功
根据热力学第一定律
可知气体内能增大，气体温度升高，故A错误；
2→3的过程为等温过程，故
气体体积减小，故外界对气体做功
根据热力学第一定律可得
因此气体放热，故B正确；
3→4的过程为绝热过程，故
气体体积增大，故气体对外界做功
根据热力学第一定律可知物体内能减小，故C错误；
根据p-V图线与横轴围成的面积表示做的功可知，1→2→3过程气体做负功，3→4→1过程气体做正功，由于1→2→3曲线与横轴围成的面积大于3→4→1曲线与横轴围成的面积，故整个过程气体对外界做负功，故D错误。
. 2. . (2023湖南名校5月质检)一定质量的理想气体封闭在汽缸内，从初始状态A经状态B、C、D再回到状态A，其体积V与热力学温度T的关系如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 从状态A到状态B过程中，气体从外界吸收热量
B. 从状态C到状态D的过程中，气体内能的减少量小于气体向外界放出的热量
C. 从状态B到状态C的过程中，气体分子在单位时间内对汽缸壁单位面积的碰撞次数减少
D. 从状态D到状态A与从状态A经B、C到状态D的过程中，气体对外界做功的数值相等
【参考答案】AB
【名师解析】
从状态A到状态B的过程中，气体发生等容变化，温度升高，气体内能增加，气体从外界吸收热量，故A正确；从状态C到状态D，气体体积减小，外界对气体做功，温度降低，内能减小，根据
可知气体内能的减少量小于气体向外界放出的热量，故B正确；
从状态B到状态C的过程中，气体发生的是等温变化，温度不变，分子平均速率不变，体积减小，气体的数密度变大，压强变大，则气体分子在单位时间内对汽缸壁单位面积的碰撞次数增大，选项C错误；
从状态D到状态A，气体发生等压变化，设压强为p，则
从A到B为等容变化
从B到C体积减小压强变大且始终大于p，则外界对气体做功
从C到D体积减小压强变大且始终大于p，则外界对气体做功
则 ，故D错误；
3. （2023湖北高考冲刺模拟）一定质量的理想气体从状态a开始，经过如图所示的三个过程回到初始状态a，下列判断正确的是（ ）
A. 在c→a的过程中外界对气体做的功小于b→c过程中气体对外界做的功
B. 在b→c的过程中气体从外界吸收的热量小于在c→a过程中气体向外界放出的热量
C. 在a→b的过程中气体对外界做的功小于气体从外界吸收的热量
D. 在a→b的过程中气体内能的增加量大于c→a过程中气体内能的减少量
【参考答案】BC
【名师解析】
p-V图象围成的面积等于气体做功。由图可知，在c→a的过程中外界对气体做的功等于b→c过程中气体对外界做的功，A正确；
由于
而状态b和状态c的气体温度相等，内能相同，状态的温度低，内能小，由
可知，在c→a的过程中气体向外界释放的热量大于b→c过程中气体从外界吸收的热量，B正确；
在a→b的过程中，气体内能增加，则气体对外界做的功小于气体从外界吸收的热量，C正确；
由B选项可知，在a→b的过程中气体内能的增加量等于c→a过程中气体内能的减少量，D错误。
4.（2023山东烟台一模） 一定质量的理想气体从状态a开始，经、、三个过程后再回到状态a，其图像如图所示，则该气体（ ）
A. 在状态a的内能小于在状态b的内能
B. 在状态a的密集程度大于在状态b的密集程度
C. 在过程中，外界对气体做功为0
D. 由状态a经历三个过程后再回到状态a的过程中，气体从外界吸热
【参考答案】D
【名师解析】
状态a与状态b的温度相同，则内能相同，故A错误；
状态a到状态b温度不变，压强增大，则体积减小，所以在状态a的密集程度小于在状态b的密集程度，故B错误；
在过程中，体积减小，外界对气体做功为
在过程中，压强不变，温度升高，则体积增大，外界对气体做功为
在过程，体积不变，则有
由于，所以有
即在过程中，外界对气体做的总功为负功，故C错误；
由状态a经历三个过程后再回到状态a的过程中，，由热力学第一定律可知
则由状态a经历三个过程后再回到状态a的过程中，气体从外界吸热，故D正确。
5. （2023辽宁大连金州高中三模）如图所示，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b，再经过bc过程到达状态c，然后经过ca过程回到状态a．设气体在状态a、状态b和状态c的温度分别为、和，下列说法正确的是（ ）
A. Tb>Tc，整个过程吸收热量B. Tb>Tc，整个过程放出热量
C. Ta=Tc，整个过程吸收热量D. Ta=Tc，整个过程放出热量
【参考答案】D
【名师解析】
从a到b是等容变化，由查理定律得
解得
从b到c是等压变化，由盖吕萨克定律得
解得
由此可知
由状态a到b经过c再回到a，可知内能不变，根据p-V图线与坐标轴所围的面积表示功，可知由b到c气体对外做功
W1=-pV0
由c到a外界对气体做功
由此可知外界对气体为
根据热力学第一定律
ΔU=Q+W
可知整个过程放出热量，故D正确，ABC错误。
6. （2023湖南邵阳二模）如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过等压变化到状态B，再经过等容变化到状态C，最终经过等温变化回到初始状态A。已知从状态A到状态B的过程中，气体吸收了的热量，关于从A到B过程下列说法中正确的是（ ）
A. 气体内能增加B. 气体内能增加
C. 气体内能减少D. 气体内能减少
【参考答案】A
【名师解析】
从状态A到状态B的过程中，气体对外做功
气体吸收了的热量，根据热力学第一定律可知
气体内能增加。故选A。
7. （2023河南开封二模）如图所示，一定质量的理想气体从状态P（，，）经热力学过程PQ、QS、SP后又回到状态P，则下列说法正确的是（ ）
A. P、Q、S三个状态中，Q状态的温度最高且为
B. P、S两状态的气体内能相等
C. SP过程中，气体分子的平均动能保持不变
D. QS过程中，气体内能的减少量大于气体向外界放出的热量
E. 整个过程中，气体需要从外界吸收的热量
【参考答案】ABE
【名师解析】
由理想气体状态方程可得
从P到Q，等压膨胀，温度升高，从Q到S，等容降压，温度降低，由于S与P对应的pV乘积相等，故温度相等，可知Q状态的温度最高，从P到Q可得
解得 ，A正确；
P、S两状态的温度相等，由于是理想气体，内能只跟温度有关，故两状态的气体内能相等，B正确；
从S到P，pV乘积先增大后减小，故温度先升高再降低，故SP过程中，气体分子平均动能先增大再减小，初末状态相等，C错误；
QS过程中，温度降低，内能减小，体积不变，气体没有做功，故气体内能的减少量等于气体向外界放出的热量，D错误；
P到Q气体对外做的功为
S到P过程中，图线与横轴所围的面积表示外界对气体做的功，故S到P外界对气体做的功为
而初末状态温度相等，内能相等，故整个过程中，气体需要从外界吸收的热量，E正确。
8.（2022山东泰安三模）一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C→D→A循环，该过程每个状态均可视为平衡态，各状态参数如图所示。对此气体，下列说法正确的是（ ）
A. A→B的过程中，气体对外界放热，内能不变
B. B→C的过程中，气体的压强增大，单位体积内的分子数增多
C. C→D的过程中，气体的压强不变，气体从外界吸热
D. D→A的过程中，气体的压强减小，分子的平均动能减小，单位体积内的分子数不变
【参考答案】D
【名师解析】
A→B的过程中温度不变，内能不变，体积膨胀对外界做功，由热力学第一定律得气体从外界吸热才可能保持内能不变，故A错误；B→C的过程中体积不变，单位体积内的分子数不变，温度升高，分子的平均动能增大，压强增大，故B错误；C→D过程的直线过原点，压强不变，温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，气体放热才可能内能减小，故C错误；D→A的过程中气体的体积不变，单位体积内的分子数不变，温度减小，压强也减小，温度是分子平均动能的标志，故分子的平均动能减小，故D正确。