2023年AP物理C、力学、电磁学考试难度及真题分析

“题好难,做不完,要算一堆数”。如果你今年考完AP物理C力学时有以上这类感受中的任意一个,相信我,你并不孤单。有很多人也会与你感同身受。那么面对这个难度异常的考试,其难点在什么地方呢?

力学

一.考试内容分析

1.“题读起来困难,不明白要干嘛”

其实,CB历年考察知识点的时候,往往是以复合的形式考察,即一道题里涵盖多个知识点。而且,在某些情况下,考察知识点时往往不会直截了当的提出,而是利用各种各样的模拟场景来提问。以这道2019年的选择题为例:

AP物理C,力学难度爆炸,电磁学平淡如水

这道题当年的正确率仅为15%。根据题目前半部分文字对图中系统的描述,会让人觉得该题是单纯分析静态平衡。但题目后面却笔锋一转,问该系统被移到一颗平均密度与地球一致,但半径是地球2倍的某颗行星表面后,其水平方向绳子拉力的大小。乍一看题干内容前后毫不相关,但其实这道题除了静态平衡以外,更多是考我们对万有引力的理解。

首先,通过求图中物块在水平和垂直方向的合力,我们发现水平方向绳子所受的拉力,与其所处位置的重力加速度呈正比。而当系统移到新的行星表面时,其所处位置的重力加速度发生了变化。

通过万有引力公式,结合新星球的密度与半径,我们可知新行星表面的重力加速度为地球的两倍。因此水平方向绳子的拉力会变为原先的2倍,选D。

2.“题干很长,阅读困难”

CB每年出的题里都有用长文字描述的场景,然后再让你对此进行判断。有图的时候大家还可以配合图理解。没有图的时候,就只能硬着头皮读文字了。以下面这道2019年的选择题为例:

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该题当年的正确率为65%,还是蛮高的。只不过部分同学初次见到该题时,出于种种原因对文字描述感到“头疼”,一时不了解题目所描述的内容。

其实如果掌握题目中的关键词,如terminal velocity, air resistance, 等式F=-kv, 以及magnitude,就不难判断出题中的物体在坠落中受到阻力的影响,加速度在逐渐下降直至归零。因此该题最终选B。

3.简答题分析:质量-弹簧系统

本次考试的大题中,其中一道是关于质量弹簧系的,并结合能量守恒定律。这类问题也属于经典问题,一般会考察对质量-弹簧系统能量变化的理解以及质量弹簧系统的动力学分析,有时候会夹带斜面或圆周运动的内容。同类的题目可参考下面这道题(2021):

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另外一道简答题是有关质量块-滑轮系统的。这类问题也在以往的考试中经常出现。但不同的是,本次考题中滑轮系统要考虑其半径和质量。因此只要绳索与滑轮处于non-slip的状态下,必须要考虑滑轮自身转动惯量对整个系统加速度的影响。应对这样的问题,需要对牛顿第二定律在平动和转动方面有深入了解,并能够掌握将二者关联的方法。同类的题目可参考下题(2019):

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最后一道是有关天体运动的,大体是关于卫星绕天体公转时,求卫星在轨速度,以及分析其在变轨后运动状态的变化。一般来说,这类问题的考察点是万有引力与圆周运动的关联,以及卫星在变轨时,其动能和势能的变化。同类的题目可以参考下题(2014):

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4.其它关于力学的反馈

有一部分同学反映简答题部分问题多,且部分问题的解需要名目繁多的物理量表达。这样的套路,CB在以往也是经常做的。不过由于每道简答题的平均答题时间只有15分钟,因此无论再怎样出题,也不会把题的计算过程设置得过于复杂,数也不会过于难算。只要我们将相关的知识点掌握牢固,并且理解题目所问的内容,这些是有办法解决的。

至于部分同学反馈考试内容中“多半是圆周运动加转动”,也有可能是个人第一印象所致。原则上讲,CB每届考试,各个知识点的考察权重大体上与其考纲所公布的(见下图)是一致的。

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二.考试技巧与备考建议

1.考题做不完怎么办?

AP物理C力学的考试时间非常紧张。做不完考题很正常。在这种情况下,我们必须要保证足够正确率的情况下,提高做题速度。因此,考前的套题套题练习+错题复盘是非常有必要的。一般情况下,建议考前6-8周,每周刷一套题,并注意把控时间。刷题完成后,对错题进行针对性复盘。

2.什么时候开始学?

一般来说,知识点的学习建议从秋季9月开始,并在次年寒假2月末前完成。自学的同学有条件的话,可从暑假开始通过看书或上网课的形式开始学习。但无论如何,需要在考前留出2个月的复习时间。

另外,部分内容由于对空间想象力以及对牛顿第二定律的理解要求较高(比如用微积分计算物体的转动惯量,以及用微分方程结合牛顿第二定律研究系统的动力学问题),因此需要在进入复习阶段前,通过反复练习掌握相应的技巧。

三.未来学习的展望

1.AP物理C力学考什么?

AP物理C力学对应的是大学物理力学的入门内容,而该课程是理工类专业在大一的通识基础课,属于核心课程。因此对于申请理工类专业的同学而言,AP物理C力学不仅能贡献相应的核心课程学分,还能加快后续专业课的进度,很适合申请这类专业的同学。

另外,由于部分专业(比如物理、机械工程、土木工程、航空航天工程等)的许多专业课是直接基于物理C力学的知识点展开的(比如静力学和动力学)。因此学好物理C力学部分的内容,在后续学习相关专业的专业课时,会打下良好的基础,提高学习效率,有助于获得更好的核心GPA。

2.拿5分对我毫无压力,我后面该往哪些方向学习?

首先,恭喜你已经摆脱考试焦虑的问题,可以放心大胆地进行拓展学习了。如同前面提到的,除了物理专业以外,AP物理C力学与很多专业的专业课其实是有非常密切地联系。

因此我们可以在AP物理C力学知识点的基础上进行延申,为将来的专业课打基础而进行学习。比如,可以考虑在三维空间下,计算一些形状更复杂物体的转动惯量;分析一些复杂和特殊系统的简谐运动模型(例如,计算质量块与多套连杆和弹簧构建的系统的振动周期);探究力矩与分布式载荷之间的关系;甚至可以考虑可变质量系统(例如火箭)的受力分析等。

电磁学

相对于被很多人吐槽好难的力学,今年的电磁学倒显得中规中矩。题目没有比往年难,也没有比往年简单。那么,这个看起来平平淡淡的考试,有哪些看点呢?

一.考试内容分析

选择题部分很常规,知识点考察的比例与往年比也并没有什么大的差异。简答题部分,第一题与两个带电平板有关。通常这类题会考察两个带电平板内的电场分析、带电平板所构建的电容器的电容变化、平板的电荷密度、以及相关的测量等。同类的题可参考下面这道(2018):

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第二题是一道测量实际电池内阻的问题。虽然这类题在以往的简答题中未曾重现,但在选择题中会有所提及。除了选择元器件,构建电路,根据电流-电压图像求电池内阻以外,题目中还涉及了误差分析的内容。

本质上相当于把测电池内阻实验中的重要环节都考一遍。鉴于本次考试已在大题中出现过测电池内阻,因此我们今后的复习过程中,也应重视测电池内阻实验的原理和流程。第三题是与电磁感应有关的。

这类题也是个经典问题,本质上是在考我们关于磁通量、感应电动势、以及楞次定律的运用。预设的背景可以是感生电动势有关,也可以与动生电动势有关。涉及到电动势计算环节,往往需要用到微积分中的链式法则求解。同类的题可参考下面这一道(2016):

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二.考试技巧与备考建议

1.考题做不完怎么办?

与AP物理C力学一样,AP物理C电磁学的考试时间也非常紧张。做不完考题很正常。所以,我们必须要在保证足够正确率的情况下,提高做题速度。因此,考前的套题套题练习+错题复盘非常必要。

一般情况下,建议考前6-8周,每周刷一套题,并注意把控时间。刷题完成后,对错题进行针对性的复盘。另外,AP物理C电磁学在考试中,经常会用到一些公式表里没有列出的公式,例如通电长直导线周围磁场场强公式、通电圆形线圈中心磁场场强公式、RC电路与RL电路的时间常数、以及LC电路的角频率等。因此,我们需要额外背这些考试经常用到,但不在公式表内的公式,以便提高答题速度。

2.什么时候开始学?

虽说按照AP物理C力学的学习周期,从秋季9月份开始倒次年寒假2月末完成,原则上是没问题的。但相对于AP物理C力学而言,学习AP物理C电磁学的同学往往要学习许多额外知识点(例如高斯定律、安培定律、自感现象与电感器、以及RL、RL、LC电路的时域分析)。而掌握知识点往往需要大量的练习。

另外,电磁学所涉及到的微积分计算往往要比AP物理C力学复杂,需要一段时间适应。因此,部分对自己代数阶段电磁学不够自信的同学,可以考虑在暑假期间初步接触AP物理C电磁学的内容,给自己更多上手的时间。

三.未来学习的展望

1.AP物理C电磁学考什么?

AP 物理C电磁学对应的是大学物理电磁学的入门内容,而该课程是不少理工类专业在大一的通识基础课,是算在核心课程内的。因此对于申请理工类专业的同学而言,AP物理C电磁学不仅能贡献相应的核心课程学分,还能加快我们后续专业课的进度,很适合申请这类类专业的同学。

另外,由于部分专业(比如物理、机械工程、电子工程、核工程、化工等)的许多专业课是直接基于物理C电磁的知识点展开的(比如电动力学、线性电路等)。因此学好物理C电磁学部分的内容,在我们后续学习相关专业的专业课时,会打下良好的基础,提高学习效率,有助于我们获得更好的核心GPA。

2.拿5分对我毫无压力,我后面该往哪些方向学习?

首先,恭喜你已经摆脱考试焦虑的问题,可以放心大胆地进行拓展学习了。如同前面所提到的,除了物理专业以外,AP物理C电磁学与很多专业的专业课其实是有非常密切的联系。

因此我们可以基于现有的数学水平,在AP物理C电磁学知识点的基础上进行延申,为将来的专业课打基础而进行学习。比如,电路分析的叠加原理、复杂RC/LR电路的时域分析(例如,电容器或电感器与多个电阻器处于串/并联关系,且初始状态非零)等。

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