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華中科技大學碩士研究生入學考試《大學物理》考試大綱

本《大學物理》考試大綱適用于華中科技大學生物醫學工程等專業的碩士研究生入學考試。大學物理是物理學的基礎部分，以物理學基礎知識為主要內容，是許多學科專業的基礎理論課程，大學物理包括了分屬于經典物理和近代物理的六大部分內容：力學、氣體動理論和熱力學、電磁學、振動和波動、波動光學以及狹義相對論和量子物理基礎。要求考生對課程中的基本概念、基本理論和基本方法能夠有比較全面和系統的認識和正確的理解。并具有初步的應用能力：會運用所學基本概念、理論和方法，分析、研究、計算和估算一般難度的物理問題，并能跟單位、數量級與已知典型結果的比較，判斷結果的合理性。

一、考試內容

（一）力學

1．質點平面曲線運動的描述，位矢法，坐標法和自然法。伽利略相對性原理。

2．牛頓運動三定律及其適用范圍。

3．質點作曲線運動過程中變力的功。保守力功的特點及勢能概念。重力、彈性力和引力勢能。質點的動能定理，質點系的動能定理、功能原理和機械能守恒定律。

4．質點作曲線運動過程中變力的沖量。質點的動量定理、質點系的動量定理和動量守恒定律。

5．剛體的定軸轉動。轉動慣量。轉動定律和角動量守恒定律。

（二）氣體動理論及熱力學基礎

1．理想氣體壓強公式和溫度公式。

2．麥克斯韋速率分布律。氣體分子熱運動的算術平均速率、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。準靜態過程。熱力學第一定律及其應用。循環及其效率、卡諾循環。

6．可逆過程和不可逆過程。熱力學第二定律及其統計意義。熵的玻耳茲曼關系。

（三）電磁學

1．靜電場及其描述：電場強度和電勢。靜電場的基本規律：高斯定理和環路定理。場強與電勢的微分關系。

2．靜電場中的導體和電介質。導體的靜電平衡條件。電介質的極化及其微觀解釋。各向同性電介質中和的關系。有電介質存在時的高斯定理。導體的電容和電容器。靜電場能量。

3．穩恒磁場及其描述。磁感應強度。畢奧—薩伐爾定律。穩恒磁場的基本規律：磁場的高斯定理和安培環路定理。

4．磁場對載流導線和運動電荷的作用。均勻磁場對平面載流線圈的作用。

5．磁介質的磁化及其微觀解釋。各向同性磁介質中和的關系。有磁介質存在時的安培環路定理。

6．電動勢。法拉第電磁感應定律。動生電動勢和感生電動勢。

7．自感和互感。磁場能量。

8．渦旋電場。位移電流。

（四）振動和波動

1．諧振動的描述：運動方程及相關各量。諧振動的旋轉矢量表示法。

2．諧振動的動力學基本特征。諧振動的能量。

3．諧振動的合成。

4．機械波的產生和描述。平面簡諧波的運動方程（波函數）。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。

7．電磁波。

（五）波動光學

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。惠更斯—菲涅耳原理。單縫夫瑯和費衍射。光柵衍射。

3．光的偏振。線偏振光的獲得和檢驗。布儒斯特定律和馬呂士定律。光的雙折射。

（六）狹義相對論和量子物理基礎

1．因斯坦狹義相對論的兩個基本假設。

2．洛侖次變換。同時相對論、長度收縮和時間膨脹。

3．狹義相對論中質量和速度關系。質量和能量關系。

4．氫原子光譜實驗規律及玻耳氫原子理論。

5．光電效應和康普頓效應。光的波粒二象性。

6．波函數及其統計解釋。不確定關系。定態薛定諤方程。

7．角動量量子化和空間量子化。

9．描述原子中電子運動狀態的四個量子數。泡利不相容原理和原子的電子殼層結構。

二、考試要求

（一）力學

1．掌握位矢、位移、速度、加速度、角速度和角加速度等描述質點運動的物理量。能借助于直角坐標系計算質點作平面曲線運動時的速度、加速度。能計算質點作圓周運動時的角速度。角加速度、切向加速度和法向加速度。

2．掌握牛頓運動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單的質點動力學問題。

3．掌握功的概念，能計算直線運動情況下變力的功。理解保守力做功的特點及勢能的概念，會計算重力、彈性力和萬有引力勢能。

4．掌握質點的動能定理和動量定理。通過質點的平面曲線運動情況理解角動量和角動量守恒定律，并能用它們分析、解決質點作平面曲線運動時的簡單力學問題。掌握機械能守恒、動量守恒定律，掌握運用守恒定律分析問題的思想和方法，能分析簡單系統平面運動的力學問題。

5．了解轉動慣量概念。理解剛體繞定軸轉動的轉動定律和剛體在繞定軸轉動時的角動量守恒定律。

6．理解伽利略相對性原理。理解伽利略坐標、速度變換。

（二）氣體動理論及熱力學基礎

1．了解氣體分子熱運動的圖象。理解理想氣體的壓強公式和溫度公式。通過推推導氣體壓強公式，了解從提出模型、進行統計平均、建立宏觀量和微觀量的聯系到闡明宏觀量的微觀本質思想和方法。能從宏觀和統計意義上理解壓強、溫度、內能等概念。了解系統的宏觀性質是微觀運動的統計表現。

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和速率分布曲線的物理意義。理解氣體分子熱運動的算術平均速率、方均根速率。了解波耳茲曼能量分布律。

4．通過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，并會應用該定理計算理想氣體的定壓熱容、定體熱容和內能。

5．掌握功和熱量的概念。理解準靜態過程。掌握熱力學第一定律。能分析、計算理想氣體等體、等壓、等溫過程和絕熱過程中的功、熱量、內能增量及卡諾循環等簡單循環的效率。

6．了解可逆過程和不可逆過程。了解熱力學第二定律及其統計意義。

（三）電磁學

1．掌握靜電場的電場強度和電勢的概念以及電場強度疊加原理和電勢疊加原理。理解場強與電勢的微分關系。能計算一些簡單問題中的電場強度和電勢。

2．理解靜電場的基本規律：高斯定理和環路定理。理解用高斯定理計算電場強度的條件和方法。

3．掌握磁感應強度的概念。理解華奧-薩伐爾定律，能計算一些簡單問題中的磁感應強度。

4．理解穩恒磁場的基本規律：磁場高斯定理和安培環路定理。理解用安培環路定理計算磁感應強度的條件和方法。

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。能計算電偶極子在均勻電場中，簡單幾何形狀載流導體和載流平面線圈在均勻磁場中或在無限長直載流導線產生的非均勻磁場中所受的力和力矩。能分析點電荷在均勻電場和非均勻磁場中的受力和運動。

6．了解導體的靜電平衡條件。了解介質的極化、磁化現象及其微觀解釋。了解鐵磁質的特性。了解各向同性介質中和、和之間的關系和區別。了解有介質存在時的高斯定理和安培環路定理。

7．理解電動勢概念。掌握法拉第電磁感應定律。理解動生電動勢及感生電動勢。

8．理解電容、自感系數和互感系數。能計算一些簡單問題中的電容、自感系數和互感系數。

9．理解電能密度、磁能密度。能計算一些簡單問題中的電場能量和磁場能量。

10．了解渦旋電場、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）振動和波動

1．掌握描述諧振動和簡諧波的各物理量（特別是相位）及各量的關系。

2．理解旋轉矢量法。

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

4．理解同方向、同頻率的兩個諧振動的合成規律。

5．理解機械波產生的條件。掌握由已知質點的諧振動方程得出平面簡諧波的波函數的方法及波函數的物理意義。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，能應用相位差和波程差分析、確定相干波疊加后振幅加強和減弱條件。

7．理解駐波及其形成條件。了解駐波和行波的區別。

8．了解機械波的多普勒效應及其產生原因。在波源或觀察者單獨相對介質運動，且運動方向沿二者連線的情況下，能用多普勒頻移公式進行計算。

9．了解電磁波性質。

（五）波動光學

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，會對光程差變化與條紋級數變化關系的簡單問題進行計算。

2．了解惠更斯-菲涅耳原理。理解分析單縫夫瑯禾費衍射條紋分布的方法。會分析縫寬及波長對衍射條紋分布的影響。

3．理解光柵衍射公式。會確定光柵衍射譜線的位置。會分析光柵常量及波長對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。了解雙折射現象。了解線偏振光的獲得方法和檢驗方法，會對有關簡單問題進行計算。

（六）狹義相對論及量子物理基礎

1．了解愛因斯坦狹義相對論的兩個基本假設。

2．了解洛倫茲坐標變換。了解狹義相對論中同時性的相對性以及長度收縮和時間膨脹概念。了解牛頓力學中的時空觀和狹義相對論中的時空觀以及二者差異。

3．理解狹義相對論中質量和速度的關系，質量和能量的關系。

4．理解氫原子光譜的實驗規律及玻爾的氫原子理論。

5．理解光電效應和康普頓效應的實驗規律以及愛因斯坦的光子理論對這兩個效應的解釋，理解光的波粒二象性。

6．了解德布羅意的物質波假設及其正確性的實驗證實。了解實物粒子的波粒二象性。

7．理解描述物質波動性的物理量（波長、頻率）和粒子性的物理量（動量、能量）間的關系。

8．了解波函數及其統計解釋(不要求計算)。

9．了解如何用駐波觀點說明能量量子化。了解角動量量子化及空間量子化。

10．了解描述原子中電子運動狀態的四個量子數。了解泡利不相容原理和原子的電子殼層結構。