2022年5月12日進行的AP物理1考試已經結束，本場考試為(wei) 線下紙筆考試，CB官網已更新了2022AP物理1北美FRQ真題。
試卷整體(ti) 難度和知識點
這次考試整體(ti) 難度中等，MCQ難度比較常規，個(ge) 別涉及到轉動和能量分析的題目偏難，其餘(yu) 題目都是常見的物理模型和考法。FRQ第一題偏難（涉及到彈力變化和能量分析），但也有簡單題目（萬(wan) 有引力），整體(ti) 難度比往年略高一點點，但考察的知識點依然在大綱範圍內(nei) 。
與(yu) 往年題目對比
1. 運動學和動力學單元考察比例有所降低，但考察的物理模型和難度和以往相比基本保持不變，仍然是以對拋體(ti) 運動和滑輪係統的解釋和分析為(wei) 主。
2. 萬(wan) 有引力和簡諧運動的考察比例增加，此次各考察了一道FRQ，但難度比較低，掌握好基本的公式和原理進行分析即可。
3. 能量和動量兩(liang) 個(ge) 單元的比例依然很高，並且會(hui) 和不同的物理模型進行結合，有一定難度，需要同學們(men) 深入理解能量守恒和動量守恒的意義(yi) ，並能自如運用。
4. 相比於(yu) 2021年，這次轉動問題考察比例降低，難度也很低，FRQ中隻考察了關(guan) 於(yu) 轉動動能的一個(ge) 小問，而且考察的是基礎公式應用。
5. 實驗題考察的物理模型比較簡單，實驗設計也很常規，但是考察了數據處理問題以及圖像斜率的意義(yi) ，這一考點在2021年真題和2022年sample question中都出現過，如果同學們(men) 有過針對性練習(xi) 就可以應對。
FRQ逐題分析
FRQ1
一個(ge) 繩子經過滑輪，連接兩(liang) 個(ge) 物體(ti) ，物體(ti) 1放在無摩擦力的平台上，與(yu) 一根固定在牆上的彈簧相連。物體(ti) 2豎直懸掛。從(cong) 靜止釋放。
?a.i. 從(cong) 物體(ti) 2受力的角度，解釋右側(ce) 的物體(ti) 2為(wei) 什麽(me) 會(hui) 先加速再減速到0。
考點：受力分析，力和運動的關(guan) 係
思路：物體(ti) 2受重力和拉力的作用，重力大小不變，繩子中的拉力則會(hui) 隨著彈簧的彈力變化而變化。從(cong) 靜止釋放的時候，重力大於(yu) 拉力，合力向下，加速度向下，物體(ti) 加速運動，當拉力逐漸增大超過重力的時候，合力向上，加速度向上，物體(ti) 減速運動，最終減速到0。
?a.ii. 推導物體(ti) 2瞬間靜止時，向下移動距離∆y的表達式。
考點：機械能守恒
思路：審題可知物體(ti) 和滑輪都不受摩擦力，整個(ge) 係統（blocks-spring-earth system）機械能守恒，因此係統減少的重力勢能mg∆y等於(yu) 係統增加的彈性勢能
。係統減少的重力勢能即為(wei) 物體(ti) 2減少的重力勢能，增加的彈性勢能則可以用公式求出（彈簧拉長的距離x即是物體(ti) 2下落的距離∆y），列出等式求解即可。
?b. 判斷物體(ti) 2下落過程中，blocks-spring-earth system的機械能變化，並解釋。
考點：機械能守恒
思路：機械能守恒的條件是隻有係統內(nei) 的重力和彈力做功，題目中的係統不受摩擦力，繩子拉力對於(yu) 兩(liang) 個(ge) 物體(ti) 做的功大小相同，但一正一負，因此拉力的net work=0，因此隻有係統內(nei) 的重力和彈力做功，機械能守恒。
?c. 規定初狀態為(wei) 剛開始運動前的瞬間，末狀態為(wei) 瞬間靜止（速度為(wei) 0）時，下圖給出了忽略摩擦力條件下的初末狀態機械能圖像，需要畫出存在摩擦力時的末狀態機械能。
考點：機械能守恒，功能轉換，零勢能線
思路：根據圖A（即忽略摩擦力時的初末狀態機械能）可以看出，初狀態的重力勢能在末狀態完全轉化為(wei) 彈性勢能，此時係統的重力勢能為(wei) 0，相當於(yu) 規定了物體(ti) 2在瞬間靜止時所在的高度為(wei) 零勢能麵。對於(yu) 圖B（存在摩擦力），係統損失的重力勢能並沒有全部轉化為(wei) 彈性勢能，而是有一部分被摩擦力所消耗，因此（1）最終的重力勢能和彈性勢能之和應當小於(yu) 初始的重力勢能。另外，由於(yu) 摩擦力的存在，瞬間靜止時物體(ti) 2所在的高度應當高於(yu) 圖1時的高度（零勢能麵），因此（2）在末狀態物體(ti) 2依然會(hui) 有一部分重力勢能。最終的圖像應當符合（1）（2）兩(liang) 點。例如重力勢能為(wei) 1格，彈性勢能為(wei) 2格。
FRQ第1題是往年考察過的物理模型，略微有一些難度，需要熟練掌握受力分析和能量分析思路，結合題目情況應用。
FRQ2
兩(liang) 個(ge) 相同的衛星，繞著某個(ge) 行星旋轉。兩(liang) 個(ge) 衛星的質量相同，都比行星的質量小。
?a. 畫出圖中情況下兩(liang) 個(ge) 衛星的受力。
考點：受力分析，萬(wan) 有引力
思路：衛星A受來自行星的萬(wan) 有引力（水平向右）和來自衛星B的萬(wan) 有引力（水平向右）；衛星B受來自行星的萬(wan) 有引力（水平向右）和來自衛星A的萬(wan) 有引力（水平向左）。畫好箭頭並標注好力的名稱即可。
?b.i. 解釋為(wei) 什麽(me) A受到的合力有可能（could be)比B受到的合力更大。
考點：力的合成，作用力和反作用力，萬(wan) 有引力
思路：A和B之間的萬(wan) 有引力
是一對相互作用力（作用力和反作用力），大小相等方向相反，星球A受到的合力是來自行星的萬(wan) 有引力
加上AB之間的萬(wan) 有引力，結果為(wei) 
，星球B受到的合力是來自行星的萬(wan) 有引力
減去AB之間的萬(wan) 有引力，結果為(wei) 
，因此如果A和B受到的來自行星的萬(wan) 有引力相差不大（即
和
相差不大），A受到的合力就會(hui) 大於(yu) B受到的合力。
?b.ii. 解釋為(wei) 什麽(me) B受到的合力有可能（could be)比A受到的合力更大。
考點：力的合成，作用力和反作用力，萬(wan) 有引力
思路：分析方法和上一問思路類似，但如果
和
相差很大，B受到的行星的萬(wan) 有引力會(hui) 遠大於(yu) A受到的行星的萬(wan) 有引力，此時B受到的合力會(hui) 大於(yu) A受到的合力。
?c.i. 推導衛星A受到的合力表達式。
考點：萬(wan) 有引力公式
思路：衛星A受到的合力
，分別代入萬(wan) 有引力公式
計算即可。
?c.ii. 推導衛星B受到的合力表達式。
考點：萬(wan) 有引力公式
思路：衛星B受到的合力
，分別代入萬(wan) 有引力公式
計算即可。
?d.i. 詢問c問得到的表達式是否支持b.i的推論。
考點：公式分析
思路：先用c問的結論，列出A受到的合力大於(yu) B受到的合力的不等式，然後整理該不等式，判斷出不等式成立的條件（與(yu) 
和
有關(guan) ），如果
和
的關(guan) 係有可能符合該條件的話，A受到的合力就大於(yu) B受到的合力（b.i.推論成立）。
?d.ii. 詢問c問得到的表達式是否支持b.ii的推論。
考點：公式分析
思路：先用c問的結論，列出B受到的合力大於(yu) A受到的合力的不等式，然後整理該不等式，判斷出不等式成立的條件（與(yu) 
和
有關(guan) ），如果
和
的關(guan) 係有可能符合該條件的話，B受到的合力就大於(yu) A受到的合力（b.i.推論成立）。
d問的兩(liang) 小問思路相同，可以通過推導公式來進行驗證，如果公式難以推導，也可以使用代數法（設
和
的值，代入表達式計算）。
FRQ第2題是一道比較簡單的萬(wan) 有引力題目，主要考察對於(yu) 基礎公式的理解和分析，應用好公式，說清楚分析思路就可以。
FRQ3
實驗題：一個(ge) 物體(ti) 懸掛在輪子一端（輪子本身有質量但不受摩擦力），從(cong) 靜止釋放。一個(ge) 學生認為(wei) 隨著物體(ti) 下落，物體(ti) 的動能增加。另一個(ge) 學生認為(wei) 重力勢能轉化為(wei) 動能。兩(liang) 個(ge) 學生想要驗證物體(ti) 重力勢能的減少量是否等於(yu) 平動動能的增加量。
?a. 寫(xie) 出實驗步驟、列出需要測量的物理量和器材。
考點：實驗設計
思路：首先根據實驗目的，我們(men) 需要得到物體(ti) 重力勢能的變化和動能的變化，計算重力勢能的變化需要知道物體(ti) 的質量和下降的高度，計算動能的變化需要知道物體(ti) 的質量和落地前瞬間的速度（初速度為(wei) 0所以不需要測）。測量質量可以使用天平（balance），測量高度使用米尺（meterstick)，測量速度使用運動傳(chuan) 感器（motion detector)。實驗步驟比較簡單，先測好質量和高度，然後讓物體(ti) 下落，測落地前瞬間的速度即可，但是需要多次測量減少誤差。
?b. 解釋如何使用上一問測量的量來獲得物體(ti) 落地前瞬間的動能。
考點：動能計算
思路：應用動能公式
，然後把mass和velocity替換成上一問中這兩(liang) 個(ge) 量對應的symbol即可。
?c. 下圖給出了物體(ti) 動能和重力勢能的變化圖像，需要畫出輪子的轉動動能變化圖像。
考點：機械能守恒，能量圖像
思路：由於(yu) 物體(ti) 和輪子組成的係統隻有重力做功，因此機械能守恒，重力勢能轉化為(wei) 係統動能，但係統的動能分為(wei) 兩(liang) 部分（物體(ti) 下落的平動動能和輪子轉動的轉動動能），所以輪子的轉動動能應當等於(yu) 係統損失的重力勢能減去物體(ti) 的平動動能，根據圖像畫出即可。
?d.i. 下圖給出了物體(ti) 轉動動能關(guan) 於(yu) 角速度的平方的數據點，需要畫出最佳擬合直線。
考點：最佳擬合直線
思路：雖然數據點不在同一條直線上，但我們(men) 可以畫出一條直線，讓數據點在直線兩(liang) 邊均勻分布，這就是最佳擬合直線（best-fit-line)。如圖所示。
?d.ii. 使用得到的直線，計算出物體(ti) 的轉動慣量I
考點：應用圖像斜率計算物理量
思路：首先我們(men) 要先找到圖像斜率的意義(yi) ，根據轉動動能公式
可知，圖像斜率值對應的應當是
。先在圖像上找兩(liang) 個(ge) 點，用這兩(liang) 個(ge) 點的坐標計算出斜率，然後求出I值即可。
FRQ第3題是實驗題，實驗的裝置略微複雜，但實驗目的比較清楚，實驗步驟也不難（上述思路隻是正確思路的其中一種），圖像分析略有一些難度，但隻要掌握好對應思路也不難處理。
FRQ4
Case A中，一塊粘土水平撞擊桌麵上物體(ti) A，然後粘住，共同運動，最後落地。Case B中，一個(ge) 與(yu) 粘土相同質量的橡膠球以相同速度水平撞擊桌麵上的物體(ti) B（和物體(ti) A完全相同），碰撞後反彈。
?a. 下圖給出了情況A的係統動量圖像，畫出情況B的係統動量圖像。
考點：係統動量守恒
思路：無論情況A還是情況B，碰撞前後係統動量都是守恒的。因此碰撞後瞬間的係統動量等於(yu) 碰撞前瞬間的係統動量，由於(yu) 物體(ti) A和物體(ti) B碰撞前都是靜止狀態，碰撞前的係統動量隻需要考慮運動的粘土和橡膠球的動量，由於(yu) 粘土和橡膠球質量、速度均相同，因此動量也相同，可知碰撞後瞬間，A和B兩(liang) 種情況的係統動量也相同。因此B的動量應當是和A相同長度，指向右側(ce) 的箭頭。
?b. 碰撞後，物體(ti) A在水平距離
處落地，判斷物體(ti) B的落地距離相比於(yu) 
更大、更小還是相等。用一個(ge) 清晰完整的段落來解釋。
考點：動量守恒，平拋運動。
思路：首先運用動量守恒，可以知道當物體(ti) 離開桌麵時，物體(ti) A的水平速度要小於(yu) 物體(ti) B的水平速度。然後通過分析拋體(ti) 運動可知，物體(ti) 落地的水平距離等於(yu) 水平速度乘落地所需時間，而落地所需時間取決(jue) 於(yu) 離開桌麵時豎直方向的初速度、高度、加速度，由於(yu) 物體(ti) A和B離開桌麵時豎直方向初速度均為(wei) 0，高度相同，加速度均為(wei) 重力加速度，因此A和B落地所用的時間相同，物體(ti) B的水平速度更大，因此落地距離會(hui) 更大。
FRQ第4題是一個(ge) 比較典型的拋體(ti) 運動模型，結合了動量守恒，難度不大，分析的時候要注意環環相扣，列出分析時所用的物理量、守恒量、公式，確保涵蓋到所有給分點。
FRQ5
一個(ge) 彈性係數未知的彈簧豎直懸掛，末端連接一個(ge) 物體(ti) ，先讓物體(ti) 和彈簧處於(yu) 靜止狀態（受力平衡），然後將物體(ti) 和彈簧向下拉，再釋放，係統開始振動。
?a. 根據下圖給出的振動圖像，判斷彈簧的彈性係數。
考點：豎直彈簧的簡諧運動
思路：題目中給出的是一個(ge) 豎直彈簧做簡諧運動（simple harmonic motion）的經典模型，對於(yu) 豎直彈簧而言，做簡諧運動的平衡點是彈力
和重力
平衡的位置。題目中非常友好地給出了平衡點對應的高度是60cm，這裏需要注意，計算彈簧彈力時使用的是彈簧的形變量，因此需要再找到彈簧的原長度（題幹中給出，高度為(wei) 1m），因此形變量應當是100cm-60cm=40cm。此時列出彈力=重力的等式然後求解彈性係數即可。
?b. 在0.75s和1.13s兩(liang) 個(ge) 時間點，object-earth-spring system具有相同的總勢能和總動能
i. 解釋為(wei) 什麽(me) 兩(liang) 個(ge) 時間點的總動能相同。
考點：位置-時間圖像分析
思路：題目中給出的是高度關(guan) 於(yu) 時間的圖像，也就是位置-時間圖像，圖像的切線斜率即是瞬時速度，根據圖像可知，在0.75s和 1.13s，圖像的切線斜率相同，因此瞬時速度大小相同，動能也就相同。
?ii. 解釋為(wei) 什麽(me) 兩(liang) 個(ge) 時間點的總勢能相同。
考點：機械能守恒
思路：由於(yu) 係統不受外力（空氣阻力默認忽略），機械能守恒，總動能與(yu) 總勢能（包含重力勢能和彈性勢能）之和不變。因此兩(liang) 個(ge) 時間點總動能相同，總勢能就相同。
?c. 換一根長度相同、彈性係數是原彈簧4倍的新彈簧，重複實驗。
i. 求出新的平衡位置。
考點：胡克定律
思路：物體(ti) 處於(yu) 平衡位置時彈力和重力相等，用新的彈性係數計算出新的形變量，然後求出所在高度即可。
ii. 在平衡位置的基礎上，對新的彈簧拉伸和之前的相同長度，畫出新的振動圖像。
考點：簡諧運動振動圖像，周期公式
思路：首先彈簧的振動圖像一定是sin/cos圖像（波浪形），先確定好圖像的起點是高度最低的點（平衡點高度減去
），振幅和之前相同。同時還需要注意，彈簧的彈性係數改變後，振動周期也改變，所以需要根據周期公式
求出新的振動周期（是原周期的1/2）後再畫圖（相當於(yu) 圖像的寬度被“壓縮”了）。
FRQ第5題是對於(yu) 豎直彈簧做簡諧運動的考察，能量分析稍難一些，其餘(yu) 都是簡諧運動和彈簧性質的經典考點，熟記相關(guan) 知識點即可。
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評論已經被關(guan) 閉。