高中物理 加強練習第十五章　143.氣體圖像與熱力學定律的結合

143.氣體圖像與熱力學定律的結合(分值：30分)1~3題每題6分1.(2025·云南省模擬)一定質量的理想氣體從狀態a開始依次經歷了a→b→c→d→a四個過程回到狀態a，整個過程中的T-V圖像如圖所示。其中bc平行于T軸，cd平行于V軸，da的反向延長線通過坐標原點O，則下列說法正確的是()A.a→b→c過程，氣體的壓強先增大后減小B.b→c過程，單位時間內氣體分子對器壁的碰撞次數減少C.c→d過程，氣體從外界吸收熱量D.d→a過程，氣體分子對器壁單位面積的平均作用力增大答案B解析根據理想氣體狀態方程pVT=C(常量)可得，T=pCV，a→b→c過程，圖線上的點與坐標原點O連線的斜率一直在減小，因此氣體壓強一直減小，故b→c過程，氣體體積不變，溫度降低，壓強減小，氣體分子的平均動能減小，平均速率減小，因此單位時間內氣體分子對器壁的碰撞次數減少，故B正確；c→d過程，氣體溫度不變，內能不變，由于體積縮小，外界對氣體做正功，由熱力學第一定律ΔU=W+Q知，氣體一定向外界放熱，故C錯誤；d→a過程，圖線的延長線過原點且斜率不變，則該過程氣體的壓強不變，則氣體分子對器壁單位面積的平均作用力不變，故D錯誤。2.(2025·山東濟南市二模)壓燃式四沖程柴油發動機具有動力大、油耗小、低排放等特點，被廣泛應用于大型機車及各種汽車中。發動機工作過程中內部氣體(可視為定量的理想氣體)遵循如圖所示的狄塞爾循環，其中a→b、c→d為絕熱過程，則氣體()A.在a→b過程中溫度不變B.在b→c過程中吸收的熱量大于對外界做功C.在d→a過程中吸收熱量D.經歷一個循環過程后對外界做功為0答案B解析a→b過程為絕熱過程，體積減小，外界對氣體做功，則W>0，根據熱力學第一定律可知ΔU=W+Q>0，即a→b過程內能增大，溫度升高，A錯誤；b→c過程中，氣體壓強不變，根據蓋—呂薩克定律VT=C可知，氣體體積增大，溫度升高，則內能變化量ΔU>0，氣體體積增大，氣體對外做功，則W<0，根據熱力學第一定律ΔU=W+Q>0，可知，氣體吸收的熱量大于對外界做的功，Bd→a過程中體積不變，則W=0，根據查理定律pT=C可知，氣體的壓強減小，溫度降低，內能減小，氣體放出熱量，C根據p-V圖線與橫軸圍成的面積表示氣體所做的功可知，經歷一個循環后，氣體對外界做功不為零，D錯誤。3.(多選)(2026·浙江溫州市檢測)一定質量的理想氣體經歷a→b→c→d→a四段狀態變化過程，其p-t圖像如圖所示。其中da延長線與橫軸的交點為(-273.15，0)，bc和cd分別平行于橫軸和縱軸，b、c、d三個狀態的體積關系為2Vc=Vb+Vd，下列說法正確的是()A.從b到c，單位時間碰撞單位面積器壁的分子數減少B.c、d兩狀態的體積之比為5∶6C.從b到c的過程氣體從外界吸收的熱量小于從c到d的過程氣體從外界吸收的熱量D.從a到b，氣體的體積不變答案AB解析從b到c，壓強不變，溫度升高，則體積變大，單位體積內分子數減少，則單位時間碰撞單位面積器壁的分子數減少，故A正確；d到a為等容過程，根據查理定律有pata+273.15=pdtd+273.15，c到d為等溫過程，根據玻意耳定律有pcVc=pdVd，又pc=2p由2Vc=Vb+Vd，VcVd=56，聯立解得Vb=23Vd，Vc=56Vd，b→c→由于p-V圖線與橫坐標圍成的面積表示氣體對外界做的功，b到c和c到d的體積差相等，則Wbc>Wcd，從b到c，氣體溫度升高，內能增加，根據熱力學第一定律得ΔU=Qbc-Wbc>0，c到d，氣體溫度不變，內能不變，根據熱力學第一定律得ΔU'=Qcd-Wcd=0，聯立可得Qbc>Qcd，故C錯誤；根據pVt+273.15=C得p=CVt+273.15CV，可知圖像上的點與(-273.15，0)的連線的斜率與氣體體積負相關，從a到b，圖線上的點與(-273.15，4.(12分)(2025·湖北省鄂東南聯盟模擬)一定質量的理想氣體從狀態a開始，經歷等溫變化(a→

b)、等壓變化(b→c)、等容變化(c→a)的循環過程回到狀態a，其V-T圖像如圖甲所示，圖中V0、T0為已知量，且已知狀態a的壓強為p0，a→b過程外界對氣體做的功為W0。(1)(3分)求狀態b的壓強；(2)(3分)在圖乙中畫出整個過程的p-V圖線(規范要求：標出a、b、c及箭頭方向)；(3)(6分)整個過程氣體是吸熱還是放熱，吸收(放出)的熱量是多少？答案(1)3p0(2)見解析圖(3)吸熱6p0V0-W0解析(1)a到b為等溫變化，根據玻意耳定律有p0·3V0=pbV0解得pb=3p0(2)p-V圖線如圖所示(3)由圖可知b→c過程氣體對外界做的功比a→b過程外界對氣體做的功多，c→a過程，外界對氣體不做功而整個過程氣體內能不變，故氣體