很多申请大学物理、工程专业的同学会选择AP物理C电磁学来为大学申请加分,本文就来梳理一下AP物理C电磁学考点与考法整理,帮大家做好复习准备。
AP物理C电磁学与AP物理1、物理2不同的是,物理C涉及微积分的知识,还需要微积分基础之下的高斯定律、电能电势、电容电感、磁场力与磁场、安培定律、电磁感应。其中大题几乎必出高斯定律和安培定律、一道电路相关、以及磁学相关,以上均可出微积分相关考题。
AP物理C-电磁的考试时间为1小时30分钟,分为选择题和解答题两部分。
Section I
选择题 — 35 道题目 | 45分钟| 占考试成绩的50%
分为独立题,成组题(一个题干对应连续多道题目)
Section II
解答题 — 3 道题目 | 45分钟| 占考试成绩的50%
01 Electrostatics(静电学占 30% )
1.Charge and Coulomb’s law
富兰克林是如何冒着生命的危险连接闪电的电荷,得到了正负的概念。库伦定律F = kq1q2/r²,貌似牛顿的万有引力(仍然是平方反比定律,但是把质量换成了电荷数),到目前为止,自然界发现的远距相互作用,都是和距离的平方成反比的,费曼曾经想讨论这里面有什么必然联系?但没有结果)
2.Electric field and electric potential (including point charges)(电场的概念E = F/q,单位正
电荷受到的电场力,即为电场强度E的定义,要牢记。电场因为和引力场一样,同样遵守距离的平方反比律,同样也是保守力场,可以有势能的概念U= kq1q2/r(点电荷q2在点电荷q1场中的势能);电压的概念,就是单位正电荷在两点之间的电势差,注意单位正电荷从1到2的电势差一般写为V=V1-V2,没有在V之前写Δ是因为Δ一般在物理上表示末态减初态,而电势差不是)
3.高斯定律:(电场强度延一个封闭球面积分,等于这个球面包括的电荷总数除以真空介电常数)
4.几种电荷分布的电场和电势:AP物理C爱考的是几种对称分布,比如:球形、柱形、平板型,在求积分的时候不仅会用到直角坐标系,也会用到球坐标系和柱坐标系更方便。
02 Conductors, capacitors, dielectrics(导体,电容和绝缘体的概念占14%)
1.Electrostatics with conductors(静电中的导体,表面一定是电场等势面,否则就会造成自由电子的流动,直到静电平衡为止)
2.Capacitors(电容器)
a.Capacitance (电容的概念,储存静电能量Uc = 1/2 *QV =1/ 2 *CV²)
b.Parallel plate (平板电容器:两块平行导体版,面积为A,各带等量电荷Q,正负相反,中间是绝缘体(dielectrics)距离是d,两板之间电势差为V,其电容为C=Q/V=ε0A/d,ε0为真空介电常数)
c.Spherical and cylindrical(球形和柱形的电容器)
3.dielectrics(绝缘体的概念,其中的电场和电荷分布特点)
03 Electric circuits (电路占20% )
1.Current, resistance, power(电流强度的概念:I =ΔQ/Δt,电阻的概念R=ρL/ A;ρ为电阻率,L为导线长度,A为导线横截面积,欧姆定律:I=V/R,电功率 P=IV=I² R )
2.Steady-state direct current circuits with batteries and resistors only(带电池和电阻的直流电路分析,并联和串联)
3.Capacitors in circuits(电路中的电容器)
a.Steady state (在直流电路中的电容器,并联与串联,算出等效电容)
b.Transients in RC circuits (RC电路的瞬间状态,求解其微分方程)
04 Magnetic Fields (AP物理C电磁学考点磁场占20%)
1.Forces on moving charges in magnetic fields (以V运动电荷q在磁场B中的受力,洛伦茨力:F=qV×B)(注意在本日志中公式中加重写的字母一般都代表矢量)
2.Forces on current-carrying wires in magnetic fields(电流线在磁场中的受力:F=IL×B,L为导线长度,其矢量方向取I的方向)
3.Fields of long current-carrying wires (无限长直流导线I的磁场:B =μ0I/2πr;μ0为真空磁导率,r为距离导线的垂直距离)
4.Biot–Savart law and Ampere’s law(毕奥-萨法尔定律和安培定律,求解螺线管或其它对称的电流情况的磁场)
05 Electromagnetism (电磁场占16%)
1.Electromagnetic induction (including Faraday’s law and Lenz’s law)(法拉第电磁感应定律:线圈中的感生电动势,与穿过线圈的磁通量随时间的变化率成正比:ε=-ΔΦ/Δt,负号的物理意义由楞次定律解释,既:感生电动势产生的磁通变化率,和原来产生感生电动势的磁通变化率要相反,这是能量守恒的要求,和牛顿第三定律的要求是同源的)
2.Inductance (including LR and LC circuits) (LC和LR电路的感生电磁场)
3.Maxwell’s equations (麦克斯韦方程组,包络面积分,电场和磁场的区别是有电荷没有磁单极,环路积分,电场和磁场的区别是有电流没有磁荷流,但是变化的电场和磁场都会产生磁通量和电通量的变化,这也就是所谓电磁互感,由麦克斯韦方程组直接能推倒出电磁波的存在,速度和光速相同。
AP物理C电磁学考点就整理到这里。 电磁学的考试时间还是比较紧张的,45分钟做35道选择题,另外45分钟做3道问答题,所以在平时复习工作就要做得扎实,这样在考场上才不会因为做不完题而慌张。有需要的同学可以点击预约试听【AP同步培训班】——
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