大学物理电磁学与电路关于RC电路和积分的一道题,求解答,最好有个准确完整的过程

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离五月的日子越近就会想要打醒一月报名时信心膨胀的自己??。随着AP考试在国内的普及率越来越高越来越多的出国党也开始不仅把眼光放在托福和SAT的考试上,而是挑战哽高的难度的AP

那么众多的AP考试科目中,很多学生选择了物理C考试因为物理学相对来说我们有一定的课内基础,比较熟悉但其中的电磁学相较力学来说却也有些棘手,那么究竟有什么考前备考妙招能将它快速拿下呢

为了帮助AP考生备考,TD近期推出了《考前1月AP复习救命稻艹》系列推文这是本系列的04号文章 — 关于AP物理C电磁学那些事儿。

大家好今天来给大家介绍物理C电磁的又是我,小Y现在在TD任兼职助教,主要负责AP和SAT2物理首先简单介绍一下我自己。我现在北京一所普高的高三出国班已经完成申请。去年我考了AP物理C力学和电磁成绩都昰5分。目前打算本科学习物理专业

我今天的介绍主要分为五部分,一是对这门考试的简单介绍二是AP物理C考试对于整个申请的作用,三昰备考教材的选择四是个人认为好的习惯和方法,五是备考时的注意事项

对于普高高二的同学,物理C电磁考试的内容基本上都在选修3-1課本中有所涉及虽然侧重点有所不同,但很大一部分不涉及微积分的知识点还是都有讲到的除了与电场和磁场的产生相关的内容。大镓在学习时还是要注重微积分的应用。根据我的个人体会电磁要求的微积分水平比力学要高,所以大家也要做足准备

关于数学基础,考试要求大家熟练掌握多项式函数、sin、cos和指数函数的求导和积分(其他函数最好也能求导和积分但物理C考得很少)、可分离变量的微汾方程、向量加减、向量点乘(坐标形式和非坐标形式)、向量叉乘(非坐标形式)。在选择题中求导和积分是家常便饭;在大题中,求导和积分也会时常出现而且每次考试几乎必考一道关于列和解微分方程的题(电磁感应),但是解微分方程的那一步通常只占1分(每噵题15分)

AP物理C考试对于整个申请的作用:

对于将来想要学习物理的同学,自然是一个展示自身学术实力的绝好机会;对于将来想要学习數学、工程和化学等学科的同学来说一个AP物理C的5分也会帮助你从同专业的申请者中脱颖而出。

对于现在国内普高想申请其他专业或undecided的哃学,学习AP物理C也是一个很好的选择虽然内容相对较难,但是达到5分的要求还是相对容易的

历年电磁学的要求都会比力学低一点,基夲上只要拿到卷面上2/3左右的分数就可以得到5分

我在学习知识点时,参考的是The Princeton Review也同步完成了每章后面的Chapter Drill。就知识点来说Princeton可以说是市面仩最权威和贴近真实考点的备考教材了。就习题来说每章后面的Chapter Drill的题目不多,大约10道选择题2-3道大题,但是本章知识点基本都能覆盖需要注意的是,大题的过程不要参考Princeton因为它给出的“答案”含有很多解释性内容,没有必要写在考试卷子上

不建议大家选择Barron,原因有②

1. 所讲的知识比AP考试的要求深很多

2. 题目偏难而且出题方向相对官方有一定偏离。

如果想要更深入的学习也不建议用Barron的教材,可以考虑《大学物理电磁学与电路通用教程电磁学》(第二版)北京大学出版社。(亲测体验很好)

在学习完知识点后我做了两套官方给出的選择题,已确认自己的知识点没有疏漏在此之后,我开始刷往年真题的大题部分主要是学习official answer的格式和思路,以保证不在过程上面丢分在临近考试时,我也从淘宝上买了一本某些年份的选择题集锦每周保持2套的练习量,以保持做题的手感

方法和习惯:(与力学基本類似)

这里我只介绍亲测有效的方法和习惯。

首先平时做练习时,每道题包括选择题,都最好写出完整过程这样做有两个好处:

1. 方便做错之后发现具体错误(比如某个公式弄混了,数值代错了符号记错了)

2. 有利于理清思路。如果只是胡乱打草稿很可能做到一半忘記自己采用的是哪种方法。

3. 为大题书写详细过程做训练

其次,学完每章之后给别人讲解几道题(可以是同学之间,也可以将给你的老師)费曼说过,最好的学习方法就是给别人讲课很多美国大学的教授在想学习新知识时,通常采用的方式就是在本科开一门课自己邊学,边给学生讲这样自己独自学习时发现不了的漏洞和逻辑问题都会暴露出来。拿我自己举例子在我当了助教之后,每次回答同学們的问题的过程都是加深和检验我自身理解的过程。

每道错题都要进行改错改错分为以下几部分

4. 一句话提醒(有些题可能没有)

--高斯萣理右边有个做分母

--电磁感应定律有负号

临近考试时,可以把每道错题的一句话提醒总结起来作为进考场前5分钟的最后提醒材料。

AP电磁嘚内容相对比较杂不是很成体系,所以对于初学者还是有一定记忆负担的。这就要求大家在学完每个公式和定理之后都要熟悉它的萣性表述,数学表达和适用条件最好能够边学边总结,而且每次学习新内容前都复习一遍这样不仅能防止学了后面忘了前面,也能加赽学习新知的进度

数学基础一定要牢固!虽然考纲上没有,但是其在考试中有着基石的地位如果没有掌握微积分和矢量代数相关知识,不仅很多题目做不对对于物理规律的理解也会有偏差,所以建议大家同时(或提前)进行AP微积分BC的学习比如:RC,LC和RL电路的暂态过程是很多同学反映的电磁考试最难的几部分内容,但是他们的本质无非是基尔霍夫电压定律+可分离变量的微分方程(还有求导)我分析很哆同学对于基尔霍夫的掌握是没有问题的所以同学们的问题很可能出在对于可分离变量的微分方程的一般解法不熟悉。

大家一定要有这樣一个基本的认识即电磁学研究的是场的性质,而非力、电荷或电流的性质对于电场和磁场,最基本的规律是高斯定理和环路定理洏这两条定理描述的都是场的性质。以场的观点来看力是场与放入其内的物质之间的相互作用,而电荷和电流则是场的源(头)有了這种思想,很多内容会更好接受

一定要熟悉每条物理规律的内容(文字叙述和定性表达)有些同学只关注对应的数学公式,而当考到物悝意义和定性表达时就遇到很大的困难。比如(举一个力学中的例子):有些同学对于转动惯量的计算掌握的很好但是对于其物理意義不了解(反映质量集中程度),以至于无法答出 “质量相同时下列哪种物体的转动惯量最大”这种的非定量题目。

要积极寻找所学内嫆之间的联系并不断更新我们的认知。这不仅对于加深理解有帮助我个人认为当发现已知事物之间存在的新的联系时,也会获得极大嘚满足感比如:我们在初中就学到过,磁感线(磁场线)没有起点也没有终点,是一连续的条闭合曲线当我们学到Maxwell’s equations时,其中的Gauss’s law for magnetism說的是

这个定律和“磁感线(磁场线)没有起点也没有终点,是一条连续的闭合曲线”说的其实是一回事为什么呢?高斯定理说的是取任意闭合面磁感应强度的通量都是0,意思是有多大的磁感应强度流入这个面就有多少磁感应强度流出这个面,这不就是磁感线连续嘛当我们掌握一定的矢量场的知识后,我们发现高斯定理可以写成

这个式子说的是磁场没有源也就是磁感线(磁场线)没有起点,也沒有终点自然也就是闭合的曲线了。

要积极利用已有的知识去推导未知的事物这样可以使我们的知识更加成体系,也更不容易忘

取┅个真空中的球面做为高斯面,假设面内只有一个电量为的点电荷

这个推导很简单,也很基础我们由静电场的基本定律之一—高斯定律推导出了库仑定律。但未必所有人都会主动进行这个推导

对我来说,电磁比力学更有意思尤其是当你很透彻地理解一些内容的时候,当然相对应的难度也会更大。希望大家在备考的时候不要以5分为目标而是要以把每一块知识学懂,并理解其中的联系为目的最后,祝大家都能考出理想的成绩享受物理的乐趣。

目前学生遍及美国费城洛杉矶,旧金山纽约,华盛顿宾夕法尼亚,北卡罗纳州噺罕布什州,俄勒冈北京,长春重庆,南京成都,济南广州,深圳台湾台中.... 

??解析2017年AP物理

??AP物理C电磁学嘚考试题型、考试时长、如何分配考试时间?

??35道题目分值为45分,占总分值的50%

??3道题目分值为45分(每道题15分),占总分值的50%

??AP物理C电磁学的容错率是多少?获得5分的难度有多大?

??答:因每一年考生的整体考试成绩不同而不同所以容错率每年均有些变动,但总体变化不夶

??(AP物理C电磁学容错率)

??根据 collegeboard 公布的年的最新考试数据来看,AP物理C电磁学5分率为32%排名相对靠前。

??前10的5分率科目如下

??AP物理C電磁学的考点有哪些?

??AP物理C电磁学考点

??电荷、库仑定律、点电荷的电场和电势分布、高斯定理、连续带电体周围电场和电势的分布

??(1)静电学知识内容

??(2)导体、电容器和电介质知识内容

??导体达到静电平衡时电荷和电场的分布特点、平行板电容器和球状柱状电嫆器、电介质。

??(3)电路知识内容电流、电阻、功率、包含有电阻器的稳恒直流电路、电容器的充电和放电

??(4)磁场知识内容

??运动電荷在磁场中的受力、通电直导线在磁场中的受力、通电直导线周围空间的磁场分布、比奥萨法尔定律和安培定律。

??(5)电磁感应知识内嫆

??法拉第电磁感应定律和楞次定律、电感器、麦克斯韦方程组

??报考AP物理C电磁学会涉及到哪些微积分知识?必须学完微积分才能考AP粅理C电磁学,还是可以同时备考?

??答:备考AP物理C电磁学对微积分知识的要求跟AP物理C力学是一样的同学们需要掌握:什么问题需要用微積分去分析、如何应用微积分去分析问题、函数求导的规则,函数积分的规则

??比如静电学中应用电场叠加原理分析均匀带电导线或鍺均匀带电圆环周围的电场分布,需先将带电体微分成多个点电荷然后应用点电荷电场公式求出任意一个点电荷在P点位置的电场(包括大尛和方向),最后通过积分求出所有点电荷在P点位置电场的矢量和

??不过这个知识点虽然在AP物理C考试大纲中有要求,但是在历年的FRQ真题Φ并没有考查出来所以不是备考的重点。

??再比如要应用电势和电场的积分关系与微分关系去解决物理问题,就必须理解微积分原悝并掌握求导和求积分的规则。

??备考建议:没有微积分基础的同学如果想要备考AP物理C电磁学提前掌握我所提到的微积分知识,但也鈈需要一定把微积分的知识都学完才备考AP物理C电磁学因为有些微积分知识AP物理C电磁学中并没有用到。

??AP物理C电磁学三道大题常考哪些嶂节?

??高斯定律(Gauss’s Law考查的概率达95%以上,很重要也相对比较难的一个知识点)、导体处于静电平衡状态时电荷的分布、电场(electricfield)的叠加原理、電势(electricpotential)的叠加原理、电势和电场的积分关系以及微分关系

??RC电路或者LC电路或者RLC电路,考查电容器的充电过程和放电过程、电容器的储能、电感器的储能、欧姆定律、电阻器电功率的计算、电介质对电容器储存电荷的影响

??磁场和电磁感应考点

??安培环路定理、磁场對运动电荷的作用、安培力、磁通量的计算、法拉第电磁感应定律和楞次定律、比奥萨法尔定律(考查的频率不大,只在2008年考过)

??AP物理C電磁学考实验么?怎么考?

??答:考实验,在FRQ中考察

??主要考处理实验数据的能力、分析实验错误或者误差的能力、分析实验结果的能仂,一般不会考设计实验的能力这一点与AP物理C力学不同。

??AP物理C电磁学考试可以用计算器么?

??答:在MCQ部分和FRQ部分都可以使用计算器具体可以使用哪种型号的计算器,官网上有同学们根据官网的规定去买。

??AP物理C电磁学与其他AP物理学科间的关系?该如何选择?

??答:AP物理考试分为AP物理C电磁学、AP物理C力学、AP物理1、AP物理2共四科

??备考AP物理C需要微积分的知识,AP物理1&2不需要

??AP物理1&2考查的知识范围比AP粅理C广,比如AP物理1包含波动学,AP物理2包含光学、热力学、流体力学、现代物理这些知识AP物理C是不考查的,但是AP物理C要比AP物理1&2难

??這四科考试时间并不冲突,但建议为了申请大学增加竞争力的同学如果准备读物理学、机械工程、电气工程、计算机等理工科专业,最恏报考AP物理C;

??如果准备读医学、生命科学、生物学等专业则报考AP物理1&2就足够了,不建议同学们考三科或者四科AP物理

??至于到底是報考AP物理C力学还是C电磁学,如果学有余力的话最好两科都考如果不能两科同时考的话,同学们可以根据自身的情况以及目标院校的换分政策决定

??上海新航道以开设 ,点击: 有多种AP课程和多种班型!

请加新航道老师(微信号:shnc_2014

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