2023AP物理2北美卷FRQ已放出 || 附领取方式与考情分析

2023年的AP物理2考试已经结束，快来看看官网放出的北美FRQ都考了哪些内容吧！

FRQ考察知识点

第1题考Unit 6光学部分，主要考察了Unit 6折射部分的相应知识点。

第2题是实验设计和分析题，主要考察了Unit 4电路中的RC电路和测量电池的电动势、内阻的相关知识。

第3题考Unit 1流体部分，主要考察了浮力、连续性方程、伯努利方程的相关知识。

第4题考Unit 3电场、电势、电势能，主要考察了点电荷的电场叠加、点电荷的电势叠加和外力做功与电势能的变化关系等相关知识。

与往年题目对比

和往年的题目对比，今年的题目有传统的地方也有比较新颖的地方。其中，所有题目的考察知识点，在往年的FRQ或者是MCQ中都多次出现过类似的考点和问题，因此，做过往年模考题或者真题的同学来说，这些题目考察的知识点应该不会陌生。

但是今年的题型频繁的出现了场景对比题，比如今年的第1、3、4题3道题目都是以场景对比的形式进行题目考察，这样出题可以把一个知识点考的很细，所以建议大家在平常的学习中一定要方方面面都学的非常透彻，从而从容应对各种变化。

和往年相比，整体难度不大，同学们也不必过分担心。

FRQ逐题点评

第1题

底部为镜面的水箱装满水，折射率为

。光线由空气（空气折射率为

）射入水面，入射角为

👉（a）画出完整的光路图。

考点：Unit 6中的反射、折射、光路图画法

。

思路：光线在空气-水界面处发生折射进入水内，在水箱底部发生发射，然后再射出水面。注意，水内光线和法线的夹角小于空气内光线和法线的夹角。而且水内光线和法线的夹角相等，空气内光线和法线的夹角相等。

如左图模型A：糖被加入到水里，混合均匀，此时溶液的折射率为

。

如右图模型B：液体分为三层，且厚度均相等。最顶层为纯水，折射率为

；中间层为和模型A相同浓度的糖水，折射率为

；最底层为更高浓度的糖水，折射率为

。

👉（b）只考虑模型A。简单表述当光线从空气进入到溶液混合物后，波长如何变化。

考点：Unit 6中的波速、波长、频率之间的关系

。

思路：频率只与波源有关，波源不变，频率不变。根据电磁波的传播速度公式

，光线由空气进入混合物，波速下降，频率不变，所以波长变小。

👉（c）如下表所示，题干给出了，两种模型下光在传播过程中的各种角度。

。

考点：Unit 6中的斯涅耳折射定律。

思路：根据斯涅耳折射定律，列式为

，再进行求解表示即可。

ii. 对题干给出的入射、折射角度进行排序。

考点：Unit 6中的斯涅耳折射定律

。

思路：根据斯涅耳折射定律

。因为

，所以排序为

。

👉（c）对于初始的水箱，光线在水面的入射点和出射点的水平距离为
；模型A和模型B相对应的水平距离分别为
。比较
的大小关系。

考点：Unit 6中的折射。

思路：根据斯涅耳折射定律

，折射率越大，折射光线越靠近法线；溶液比纯水的折射率要大，因此，溶液中的折射光线进入液体底部时的位置会更靠左，因此在反射后出射水面时的位置也会更靠左。因此

。

第二题

学生们用一个500欧姆的电阻和一个未知的元件串联。

👉（a）学生们想用实验探究一下未知的元件是电阻器还是一个没有充电的电容器。

i. 完善下方的电路图。

考点：Unit 4的电路图画法。

思路：用断开的开关，将上述元器件和一个电源、一个电流表进行串联；用一个电压表并联在未知元件的两端。

ii. 根据上述所画的电路图，描述可以用来探究未知元件是电阻还是未充电的电容器的实验步骤。

考点：Unit 4中的RC电路

。

思路：步骤可以表述为：闭合开关，观测电流表和电压表的读数是否会发生连续变化。

iii. 用电势差和电荷的角度，来表述如果该元件是未充电的电容器，学生会观测到什么现象。

考点：Unit 4中的RC电路。

思路：开关闭合后，电容器开始充电，电容器的电荷量不断增加，直至不变；电容器的两端电势差不断增大，直至不变。

学生用下图所示的电路来测量电池的电动势，电池的内阻为30欧姆。数据表格给出了不同的电阻连接到电路情况下的电流。

👉（b）i. 用方程来表示
的关系。

考点：Unit 4中的基尔霍夫定律。

思路：根据基尔霍夫定律，可以列式为

。

ii. 哪些物理量绘图，可以画出一条直线。

考点：最优拟合线的画法和通过直线斜率计算目标变量。

思路：横轴可以画

，纵轴可以画

。这样的表达式可以整理为

。斜率为

，纵截距为

。

iii. 填好坐标轴并绘制图像。

考点：最优拟合线的画法。

思路：根据上一问的分析，最优拟合线应该是一条直线，注意画的时候不是连接所有点画折线而是要让不在直线上的数据大致平均分布在直线两侧，比如五个数据点可能有两个在直线上、一个在直线上方、两个在直线下方。

iv. 利用直线，求解电池电动势的大小。

考点：通过直线斜率计算目标变量。

思路：根据上问推导过的表达式为

，图像的斜率为

，先根据图像求出直线的斜率，计算斜率的时候要注意不是取数据点而是取直线上的点，再利用斜率对电动势进行求解即可。

第3题

如图1所示，X为一个装有部分水的圆柱形水箱。水箱的底部连着一根短的水平管。水平管上装有一个阀门。

👉（a）两个具有相同尺寸的物块A和B，放到水箱里面。两个物块都漂浮在水面上，保持静止，而且部分浸没。

i. 构成水和空气的分子都可以看作在连续无规则的运动。用空气分子、水分子和物块的相互作用，来解释一下物块受到的浮力为何会向上。

考点：Unit 1中的浮力。

思路：空气分子无规则碰撞物块顶部会对物块产生向下的压力，水分子无规则碰撞物块底部会对物块产生向上的压力，向上的力大于向下的力，所以合外力表现为向上的浮力。

ii. 阀门打开后，水向外流，容器的液面向下移动。当物块A接触到容器底部时，物块B依旧漂浮在水箱底部上方。比较物块A和B的密度大小。

考点：Unit 1中的浮力、密度

。

思路：在物块A刚刚接触到底部时，可以认为水箱底部对物块A没有支持力。因此，物块A和B都可以看成为受到的浮力和自身重力相平衡。根据浮力计算公式

， A排开的水的体积大，受到的浮力大，说明物块A的重力大，物块A的质量大，因为物块A和B体积相同，所以物块A的密度更大。

如下图2所示，新的容器的液面的初始高度为

，底部的水平出口管的半径为r。阀门打开后，容器的液面会以

的速率匀速下降。

👉（b）时间为0时刻，阀门打开。

i. 推导出口处水的流速和容器液面高度的关系表达式为

。

考点：Unit 1中的伯努利方程

。

思路：根据伯努利方程，以液面处和出口处作为参考点，可以列式为

，其中，

，再进一步化简，便可以得到题干给出的表达式。

ii. 推导出口处水的流速

和容器液面（半径为）下降速度

的关系表达式为

。

考点：Unit 1中的连续性方程。

思路：根据连续性方程，可以列式为

，再结合面积与半径的平方成正比，进行化简，便可以得到题干给出的表达式。

iii. 当水箱的半径R远远大于r时，出口处水的流速

可以近似为

。简单证明下这个结论。

考点：Unit 1中的伯努利方程和连续性方程、托里切利公式。

思路：当水箱的半径R远远大于r时，根据

，

会远远大于

，可以近似认为

，因此可以化简为

。

再次对容器的形状进行更改，水箱Z的形状的形状如下图3所示。初始的液面高度为

。

时间为0时刻，阀门开始打开。

👉（c）根据（b）i和（b）ii的方程，推理随着水往外流当时，液面下降速度会如何变化。

考点：Unit 1中的伯努利方程和连续性方程

。

思路：根据

，推导整理为

，随着液面逐渐下降，R逐渐变大，h逐渐减小，所以

逐渐减小。

第4题

如下图所示，等边三角形的边长为d，在左侧两个顶点处有两个带电量为+Q的粒子A和B，P点为等边三角形的几何中心。学生Y和Z讨论如果在右下方的顶点处引入第三个电荷后，P点处的电场和电势会如何变化。学生Y认为：如果引入的电荷为+2Q，P点的场强会变为0。学生Z认为：如果引入的电荷为-Q，P点的电势会变为0。