热学中气体图像综合问题系统性答题模板与思维建模-2026年高考物理二轮复习原卷版

专题18“热学中气体图像综合问题”系统性答题模板与思

维建模

核心思想与原则

一个核心方程：理想气体状态方程:或半=C

对于一定质量的理想气体，牛=C为定值。

一个基本定律：热力学第一定律:AU=Q+W

其中AU为内能变化（对理想气体只与温度有关），Q为吸热（正）或放热（负），W

为外界对气体做功（正）或气体对外做功（负）。

三大图像类型：

p・V图：曲线下的面积表示气体对外做功（或外界对气体做功），等温线为双曲线，等

容线为竖直线，等压线为水平线。

V・T图：等压线为过原点的直线，等容线为水平线，等温线为竖直线。

p・T图：等容线为过原点的直线，等压线为水平线，等温线为竖直线。

三个关键点：

点：代表气体的一个平衡状态，对应一组（p,V,T）。

线：代表一个准静态过程，线的形状反映过程特征（如双曲线、直线）。

面积：在p-V图中，曲线与坐标轴围成的面积代表功的大小（需注意方向）。

标准化答题步骤模板（五步法）

气体图像问题的“三大破题心法”

点、线、面积对应物理量：

点对应状态，其坐标满足状态方程。

线对应过程，线的形状决定过程性质。

面积（P-V图）对应功的大小。

状态方程是桥梁：将不同状态点的P,V,T联系起来，特别在图像转换时常用。

热力学第一定律是核心：分析每个过程的功、内能变化、热量，注意符号约定统一。

关键提醒：

在P-V图中，功的正负由体积变化方向决定：体积增大，气体对外做功为正。

内能变化只与温度变化有关，与过程无关。

循环效率只计吸热部分，放热不计入分母。

第一步：审题识图，提取信息

看清坐标轴：是p-V、V-T还是P-T图？明确横纵坐标物理量及单位。

识别过程：图线是直线还是曲线？若为直线，是否过原点？根据形状判断过程类型（等

温、等压、等容、绝热、一般过程）。

标注状态点：将图中关键点（如起点、终点、转折点）的坐标记录下来，必要时用字母

表示未知量。

第二步：状态分析，列状态方程

对每个状态点，写出其（p,V,T）关系（若已知其中两个，可由状态方程求第三个）。

利用华=C建立不同状态之间的联系。

第三步：过程分析，求功、热量、内能变化

求功W：

在P-V图中，功等于图线与横轴围成的面积（注意正负：体积增大，气体对外做功，

Wg3S=fpdV；外界对气体做功为负）。

等压过程：W=pAVo

等容过程：W=0o

等温过程：W=nRTInV2/Vi（或由图像面积估算）。

绝热过程：W=-AUo

求内能变化AU：

对理想气体，AU=nCvAT（与过程无关，只与温度变化有关）。

求热量Q：

由热力学第一定律QMU-W（注意W为外界对气体做功，若用气体对外做功W，，则

Q*U+W1需统一符号约定）。常用Q=AU+Wgas（气体对外做功为正）。

第四步：图像转换（若需要）

根据已有图像，确定各状态参量，在新坐标系中描点，并依据过程特点连线（等温线、

等压线等具有特定形状）。

注意、坐标轴L匕例和原点关系。

第五步：检验与讨论

检查结果是否满足物理规律（如循环过程回到原状态，内能变化为零）。

判断吸放热：通常由Q的正负得出。

经典模型分类与特征识别（审题建模关键）

模型类型特征描述典型问题

单过程图像给出一个过程的图线，如等温线、等压求状态参量、做功、内能变

线等化、热量

多过程循环图像由多个过程组成一个循环（如卡诺求效率、净功、吸放热

循环、奥托循环）

图像转换给出一种图像（如P-V图），要求转换画图、判断过程、求比例

为另一种图像（如V-T图）

图线比较在同一坐标系中给出多条图线（如不同比较温度高低、压强大小、

温度的等温线）体积大小

图像与状态方程结图像中隐含状态变化，需用状态方程补求未知状态参量、判断过程

合充数据名称

真题体验

1.（2025•天津•高考真题）如图所示，一定质量的理想气体可经三个不同的过程从状态力变化到状态C,

则（）

A.AC和AOC过程，外界对气体做功相同

B.ABC和ADC过程，气体放出的热量相同

C.在状态月时和在状态C时，气体的内能相同

D.在状态8时和在状态。时，气体分子热运动的平均动能相同

2.（2025・全国卷•高考真题）如图，一定量的理想气体先后处于V-T图上久从c三个状态，三个状态下

气体的压强分别为力、必、〃一则（）

八/

h

■

✓

✓

Z

Z

✓

✓

✓

✓

✓

✓

a/c

✓

Z

Z

Z

Z

►

0T

A.〃“二〃/,B.Pa=PrC.Pa>PhD.P"<P<.

3.（2025•甘肃•高考真题）如图，一定量的理想气体从状态彳经等容过程到达状态8,然后经等温过程到

达状态C。已知质量一定的某种理想气体的内能只与温度有关，且随温度升高而增大。下列说法正确的是

（）

-V

A^

C

O--------------AT

A.438过程为吸热过程B.83c过程为吸热过程

C.状态彳压强比状态8的小D.状态4内能比状态。的小

4.（2024•山东•高考真题）一定质晟理想气体经历如图所示的循环过程，4fb过程是等压过程，61c过程

中气体与外界无热量交换，过程是等温过程。下列说法正确的是（）

A.。少人过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功

B.。玲c过程，气体对外做功，内能增加

C.〃玲〃1c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功

D.。今人过程，气体从外界吸收的热量等于。过程放出的热量

5.（2023•重庆•高考真题）密封于汽缸中的理想气体，从状态。依次经过就、曲和cd三个热力学过程达

到状态小若该气体的体积P随热力学温度r变化的匕r图像如图所示，则对应的气体压强〃随T变化的

p-T图像正确的是（）

巩固训练

6.（2026•湖北•一模）密闭容器内装有一定质量的理想气体，从状态〃开始，经状态和c、4再回到状态

a，如图所示，其中图线be、da平行于横轴.下列说法正确的是［）

A.从。到从气体从外界吸热

B.从〃到。，单位时间内气体分子对容器壁单位面积的碰撞次数增多

C.从c到"，气体内能减小

D.从d到m外界对气体做功

7.（2026•云南昭通•模拟预测）如图所示，一定质量的理想气体可经三个不同的过程从状态人变化到状态

。，贝IJ（）

外界对气体做功相同

B.气体在状态8时和在状态/）时，气体分子热运动的平均动能相同

C.Af8fC和AfOfC过程，气体放出的热量相同

D.状态C下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数比状态4更多

8.（2026•江苏•一模）如图所示为一定质量的某种理想气体内能U随体积P变化的图像，A.8两点与坐

标原点。在一条直线上，该气体的内能U与热力学温度r成正比。则该气体由状态力到6过程中

A.压强增大B.压强减小C.吸收热最D.放出热量

9.・陕西•一模）对两部分质量相等的同种理想气体、压强与体积倒数的关系图像分别为如图所示的

A3、CO两条倾斜直线、则第一部分气体从状态力到状态&以及第二部分气体从状态C到状态。，下列

说法正确的是（）

A.两部分气体分子的数密度均减小

B.两部分气体分子对容器壁单位面积上的作用力均减小

C.两部分气体均做等温变化

D.笫二部分气体从状态。到状态。，气体分子的平均动能增大

10.（2025•广西柳州•二模）如图所示，一定质量的理想气体经历从Af8-C的过程，下列说法正确的

是（）

tP

P2......彳》产

I

I

Jc

o匕

A.AfB过程，外界对气体做功B.Af8过程，气体内能减小

C.C过程，气体内能增大D.C过程，气体向外界放热

11.（2026•安徽合肥•模拟预测）一定质量的理想气体由状态。经状态从。回到状态处其p-T图像如图

所示。下列说法正确的是（）

A.a、b、c•三个状态的体积关系为匕＜/＜匕

B.。到。过程，外界对气体做功，吸收热量

C.8到c过程，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数增多

D.。到a过程，气体对外做功，分子的平均动能减少

12.（2026•重庆•一模）如图所示，奥托循环af人fcfdfa由两个绝热和两个等容过程组成。关于该

A.整个过程中温度最高的是状态〃

B.在过程中，所有气体分子的热运动速率减小

C.在c过程中，气体放出热量

D.整个过程气体吸收热量

13.（2026•云南•模拟预测）一定质量的理想气体，其压强p随为积P的变化过程如图所示。过程为

等温变化，下列说法正确的是（）

A.过程中气体对外界做功，内能增大

B.。今力过程中外界对气体做功，内能增大

C.力过程中气体向外界放热，每个气体分子动能均减小

D.力全过程中，气体向外界放热，内能不变

14.（2026•河北•一模）一理想气体系统经历一循环过程其p-P图如图所示，其中d玲。过

A.〃今过程气体分子的平均动能增加R.「过程气体向外界放出热量

C.状态c、。的体枳和压强满足P,M<P.匕D.。与8过程气体从外界吸收热量

15.（2026•湖南•一模）如图所示是一定质量的理想气体从状态“到状态〃的P-V图像，线段心的延长线

过原点。已知该理想气体的内能与热力学温度的关系是U="（k为比例系数，T为热力学温度），气体

在状态。时的温度为Z）,则对气体从状态。到状态。过程中（）

A.气体温度保持不变

B.气体分子数密度减小

C.气体对外界做功为等•

D.气体从外界吸收热量为弘7；）-警

16.（21-22高二卜.•湖北襄阳•期末）一定质量的理想气体分别经历两个过程从状态M到达状态N,其

〃-丫图像如图所示。在过程1中，气体始终与外界无热量交换：在过程2中，气体先经历等容变化再经

历等压变化。对于这两个过程，下列说法正确的是（）