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2016華中科技大學(xué)大學(xué)物理考研大綱

華中科技大學(xué)碩士研究生入學(xué)考試《大學(xué)物理》考試大綱

本《大學(xué)物理》考試大綱適用于華中科技大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程等專業(yè)的碩士研究生入學(xué)考試。大學(xué)物理是物理學(xué)的基礎(chǔ)部分，以物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)為主要內(nèi)容，是許多學(xué)科專業(yè)的基礎(chǔ)理論課程，大學(xué)物理包括了分屬于經(jīng)典物理和近代物理的六大部分內(nèi)容：力學(xué)、氣體動(dòng)理論和熱力學(xué)、電磁學(xué)、振動(dòng)和波動(dòng)、波動(dòng)光學(xué)以及狹義相對(duì)論和量子物理基礎(chǔ)。要求考生對(duì)課程中的基本概念、基本理論和基本方法能夠有比較全面和系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和正確的理解。并具有初步的應(yīng)用能力：會(huì)運(yùn)用所學(xué)基本概念、理論和方法，分析、研究、計(jì)算和估算一般難度的物理問(wèn)題，并能跟單位、數(shù)量級(jí)與已知典型結(jié)果的比較，判斷結(jié)果的合理性。

一、考試內(nèi)容

（一）力學(xué)

1．質(zhì)點(diǎn)平面曲線運(yùn)動(dòng)的描述，位矢法，坐標(biāo)法和自然法。伽利略相對(duì)性原理。

2．牛頓運(yùn)動(dòng)三定律及其適用范圍。

3．質(zhì)點(diǎn)作曲線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中變力的功。保守力功的特點(diǎn)及勢(shì)能概念。重力、彈性力和引力勢(shì)能。質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能定理，質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理、功能原理和機(jī)械能守恒定律。

4．質(zhì)點(diǎn)作曲線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中變力的沖量。質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理、質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律。

5．剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。轉(zhuǎn)動(dòng)定律和角動(dòng)量守恒定律。

（二）氣體動(dòng)理論及熱力學(xué)基礎(chǔ)

1．理想氣體壓強(qiáng)公式和溫度公式。

2．麥克斯韋速率分布律。氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的算術(shù)平均速率、方均根速率。玻耳茲曼能量分布律。

3．理想氣體剛性分子模型。氣體分子平均能量按自由度均分定理。理想氣體定壓熱容、定體熱容和內(nèi)能。

4．氣體分子平均碰撞頻率和平均自由路程。

5．功和熱量。準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用。循環(huán)及其效率、卡諾循環(huán)。

6．可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程。熱力學(xué)第二定律及其統(tǒng)計(jì)意義。熵的玻耳茲曼關(guān)系。

（三）電磁學(xué)

1．靜電場(chǎng)及其描述：電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)。靜電場(chǎng)的基本規(guī)律：高斯定理和環(huán)路定理。場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)的微分關(guān)系。

2．靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)。導(dǎo)體的靜電平衡條件。電介質(zhì)的極化及其微觀解釋。各向同性電介質(zhì)中和的關(guān)系。有電介質(zhì)存在時(shí)的高斯定理。導(dǎo)體的電容和電容器。靜電場(chǎng)能量。

3．穩(wěn)恒磁場(chǎng)及其描述。磁感應(yīng)強(qiáng)度。畢奧—薩伐爾定律。穩(wěn)恒磁場(chǎng)的基本規(guī)律：磁場(chǎng)的高斯定理和安培環(huán)路定理。

4．磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線和運(yùn)動(dòng)電荷的作用。均勻磁場(chǎng)對(duì)平面載流線圈的作用。

5．磁介質(zhì)的磁化及其微觀解釋。各向同性磁介質(zhì)中和的關(guān)系。有磁介質(zhì)存在時(shí)的安培環(huán)路定理。

6．電動(dòng)勢(shì)。法拉第電磁感應(yīng)定律。動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)。

7．自感和互感。磁場(chǎng)能量。

8．渦旋電場(chǎng)。位移電流。

（四）振動(dòng)和波動(dòng)

1．諧振動(dòng)的描述：運(yùn)動(dòng)方程及相關(guān)各量。諧振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)矢量表示法。

2．諧振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)基本特征。諧振動(dòng)的能量。

3．諧振動(dòng)的合成。

4．機(jī)械波的產(chǎn)生和描述。平面簡(jiǎn)諧波的運(yùn)動(dòng)方程（波函數(shù)）。波的能量。

5．惠更斯原理和波的疊加原理。波的干涉。駐波。

6．多普勒效應(yīng)。

7．電磁波。

（五）波動(dòng)光學(xué)

1．光的干涉。獲得相干光的兩種方法。楊氏雙縫干涉和薄膜等厚干涉。邁克耳遜干涉儀。

2．光的衍射�；莞�—菲涅耳原理。單縫夫瑯和費(fèi)衍射。光柵衍射。

3．光的偏振。線偏振光的獲得和檢驗(yàn)。布儒斯特定律和馬呂士定律。光的雙折射。

（六）狹義相對(duì)論和量子物理基礎(chǔ)

1．因斯坦狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)。

2．洛侖次變換。同時(shí)相對(duì)論、長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹。

3．狹義相對(duì)論中質(zhì)量和速度關(guān)系。質(zhì)量和能量關(guān)系。

4．氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律及玻耳氫原子理論。

5．光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)。光的波粒二象性。

6．波函數(shù)及其統(tǒng)計(jì)解釋。不確定關(guān)系。定態(tài)薛定諤方程。

7．角動(dòng)量量子化和空間量子化。

9．描述原子中電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的四個(gè)量子數(shù)。泡利不相容原理和原子的電子殼層結(jié)構(gòu)。

二、考試要求

（一）力學(xué)

1．掌握位矢、位移、速度、加速度、角速度和角加速度等描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的物理量。能借助于直角坐標(biāo)系計(jì)算質(zhì)點(diǎn)作平面曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度、加速度。能計(jì)算質(zhì)點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的角速度。角加速度、切向加速度和法向加速度。

2．掌握牛頓運(yùn)動(dòng)三定律及其適用范圍。能用微積分求解一維變力作用下的簡(jiǎn)單的質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。

3．掌握功的概念，能計(jì)算直線運(yùn)動(dòng)情況下變力的功。理解保守力做功的特點(diǎn)及勢(shì)能的概念，會(huì)計(jì)算重力、彈性力和萬(wàn)有引力勢(shì)能。

4．掌握質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能定理和動(dòng)量定理。通過(guò)質(zhì)點(diǎn)的平面曲線運(yùn)動(dòng)情況理解角動(dòng)量和角動(dòng)量守恒定律，并能用它們分析、解決質(zhì)點(diǎn)作平面曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)的簡(jiǎn)單力學(xué)問(wèn)題。掌握機(jī)械能守恒、動(dòng)量守恒定律，掌握運(yùn)用守恒定律分析問(wèn)題的思想和方法，能分析簡(jiǎn)單系統(tǒng)平面運(yùn)動(dòng)的力學(xué)問(wèn)題。

5．了解轉(zhuǎn)動(dòng)慣量概念。理解剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)定律和剛體在繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角動(dòng)量守恒定律。

6．理解伽利略相對(duì)性原理。理解伽利略坐標(biāo)、速度變換。

（二）氣體動(dòng)理論及熱力學(xué)基礎(chǔ)

1．了解氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的圖象。理解理想氣體的壓強(qiáng)公式和溫度公式。通過(guò)推推導(dǎo)氣體壓強(qiáng)公式，了解從提出模型、進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均、建立宏觀量和微觀量的聯(lián)系到闡明宏觀量的微觀本質(zhì)思想和方法。能從宏觀和統(tǒng)計(jì)意義上理解壓強(qiáng)、溫度、內(nèi)能等概念。了解系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)是微觀運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)表現(xiàn)。

2．了解氣體分子平均碰撞頻率及平均自由程。

3．了解麥克斯韋速率分布律及速率分布函數(shù)和速率分布曲線的物理意義。理解氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的算術(shù)平均速率、方均根速率。了解波耳茲曼能量分布律。

4．通過(guò)理想氣體的剛性分子模型，理解氣體分子平均能量按自由度均分定理，并會(huì)應(yīng)用該定理計(jì)算理想氣體的定壓熱容、定體熱容和內(nèi)能。

5．掌握功和熱量的概念。理解準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。掌握熱力學(xué)第一定律。能分析、計(jì)算理想氣體等體、等壓、等溫過(guò)程和絕熱過(guò)程中的功、熱量、內(nèi)能增量及卡諾循環(huán)等簡(jiǎn)單循環(huán)的效率。

6．了解可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程。了解熱力學(xué)第二定律及其統(tǒng)計(jì)意義。

（三）電磁學(xué)

1．掌握靜電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的概念以及電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理和電勢(shì)疊加原理。理解場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)的微分關(guān)系。能計(jì)算一些簡(jiǎn)單問(wèn)題中的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)。

2．理解靜電場(chǎng)的基本規(guī)律：高斯定理和環(huán)路定理。理解用高斯定理計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的條件和方法。

3．掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念。理解華奧-薩伐爾定律，能計(jì)算一些簡(jiǎn)單問(wèn)題中的磁感應(yīng)強(qiáng)度。

4．理解穩(wěn)恒磁場(chǎng)的基本規(guī)律：磁場(chǎng)高斯定理和安培環(huán)路定理。理解用安培環(huán)路定理計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度的條件和方法。

5．理解安培定律和洛倫茲力公式。了解電偶極矩和磁矩的概念。能計(jì)算電偶極子在均勻電場(chǎng)中，簡(jiǎn)單幾何形狀載流導(dǎo)體和載流平面線圈在均勻磁場(chǎng)中或在無(wú)限長(zhǎng)直載流導(dǎo)線產(chǎn)生的非均勻磁場(chǎng)中所受的力和力矩。能分析點(diǎn)電荷在均勻電場(chǎng)和非均勻磁場(chǎng)中的受力和運(yùn)動(dòng)。

6．了解導(dǎo)體的靜電平衡條件。了解介質(zhì)的極化、磁化現(xiàn)象及其微觀解釋。了解鐵磁質(zhì)的特性。了解各向同性介質(zhì)中和、和之間的關(guān)系和區(qū)別。了解有介質(zhì)存在時(shí)的高斯定理和安培環(huán)路定理。

7．理解電動(dòng)勢(shì)概念。掌握法拉第電磁感應(yīng)定律。理解動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)及感生電動(dòng)勢(shì)。

8．理解電容、自感系數(shù)和互感系數(shù)。能計(jì)算一些簡(jiǎn)單問(wèn)題中的電容、自感系數(shù)和互感系數(shù)。

9．理解電能密度、磁能密度。能計(jì)算一些簡(jiǎn)單問(wèn)題中的電場(chǎng)能量和磁場(chǎng)能量。

10．了解渦旋電場(chǎng)、位移電流的概念以及麥克斯韋方程組（積分形式）的物理意義。

（四）振動(dòng)和波動(dòng)

1．掌握描述諧振動(dòng)和簡(jiǎn)諧波的各物理量（特別是相位）及各量的關(guān)系。

2．理解旋轉(zhuǎn)矢量法。

3．掌握諧振動(dòng)的基本特征，能建立一維諧振動(dòng)的微分方程，能根據(jù)給定的初始條件寫出一維諧振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程，并理解其物理意義。

4．理解同方向、同頻率的兩個(gè)諧振動(dòng)的合成規(guī)律。

5．理解機(jī)械波產(chǎn)生的條件。掌握由已知質(zhì)點(diǎn)的諧振動(dòng)方程得出平面簡(jiǎn)諧波的波函數(shù)的方法及波函數(shù)的物理意義。理解波形圖線。了解波的能量傳播特征及能流、能流密度概念。

6．了解惠更斯原理和波的疊加原理。理解波的相干條件，能應(yīng)用相位差和波程差分析、確定相干波疊加后振幅加強(qiáng)和減弱條件。

7．理解駐波及其形成條件。了解駐波和行波的區(qū)別。

8．了解機(jī)械波的多普勒效應(yīng)及其產(chǎn)生原因。在波源或觀察者單獨(dú)相對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)方向沿二者連線的情況下，能用多普勒頻移公式進(jìn)行計(jì)算。

9．了解電磁波性質(zhì)。

（五）波動(dòng)光學(xué)

1．理解獲得相干光的方法。掌握光程的概念以及光程差和相位差的關(guān)系。能分析、確定楊氏雙縫干涉條紋及薄膜等厚干涉條紋的位置，了解邁克耳孫干涉儀的工作原理，會(huì)對(duì)光程差變化與條紋級(jí)數(shù)變化關(guān)系的簡(jiǎn)單問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算。

2．了解惠更斯-菲涅耳原理。理解分析單縫夫瑯禾費(fèi)衍射條紋分布的方法。會(huì)分析縫寬及波長(zhǎng)對(duì)衍射條紋分布的影響。

3．理解光柵衍射公式。會(huì)確定光柵衍射譜線的位置。會(huì)分析光柵常量及波長(zhǎng)對(duì)光柵衍射譜線分布的影響。

4．理解自然光和線偏振光。理解布儒斯特定律及馬呂斯定律。了解雙折射現(xiàn)象。了解線偏振光的獲得方法和檢驗(yàn)方法，會(huì)對(duì)有關(guān)簡(jiǎn)單問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算。

（六）狹義相對(duì)論及量子物理基礎(chǔ)

1．了解愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)。

2．了解洛倫茲坐標(biāo)變換。了解狹義相對(duì)論中同時(shí)性的相對(duì)性以及長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹概念。了解牛頓力學(xué)中的時(shí)空觀和狹義相對(duì)論中的時(shí)空觀以及二者差異。

3．理解狹義相對(duì)論中質(zhì)量和速度的關(guān)系，質(zhì)量和能量的關(guān)系。

4．理解氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律及玻爾的氫原子理論。

5．理解光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律以及愛(ài)因斯坦的光子理論對(duì)這兩個(gè)效應(yīng)的解釋，理解光的波粒二象性。

6．了解德布羅意的物質(zhì)波假設(shè)及其正確性的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。了解實(shí)物粒子的波粒二象性。

7．理解描述物質(zhì)波動(dòng)性的物理量（波長(zhǎng)、頻率）和粒子性的物理量（動(dòng)量、能量）間的關(guān)系。

8．了解波函數(shù)及其統(tǒng)計(jì)解釋(不要求計(jì)算)。