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2022年研究生入學考試自命題科目考試大綱

科目代碼：901 科目名稱：大學物理

一、參考書目

《大學物理學》(第5版)，趙近芳、王登龍主編，北京郵電大學出版社，2017年，第5版。

二、考試內容和要求

(一)力學基礎

考試內容：包括質點運動學，質點動力學，剛體力學基礎等內容。

描述質點運動的物理學量(位置矢量、位移、速度、加速度、運動方程)，幾種常見的運動(直線運動、拋物運動、圓周運動)，相對運動與伽利略變換;力與受力分析，慣性參考系與非慣性參考系，牛頓運動定律，動量及其守恒定律，功、動能、勢能，動能定理，功能原理，機械能守恒定律;剛體定軸轉動的運動學描述，轉動慣量，轉動定律，角動量及其守恒定律。

考試要求：(“考試要求”明確為考試范圍：熟練掌握部分占70%、掌握部分占20%、理解部分占10%、了解部分占0%)

熟練掌握：運動方程，牛頓運動定律，動量及其守恒定律，動能、勢能與機械能守恒定律，角動量及其守恒定律。

掌握：位移、速度、加速度(包括切向加速度和法向加速度)，力、質量，剛體定軸轉動定律，剛體的轉動慣量，轉動動能。

理解：相對運動的概念和伽利略坐標變換公式，剛體定軸轉動的運動學描述，慣性與慣性參考系等概念。

了解：牛頓運動定律的適用條件。

(二)機械振動與機械波

考試內容：包括機械振動，機械波等內容。

簡諧振動的定義，描寫簡諧振動的特征物理量(振幅、周期或頻率、固有圓頻率、初相位)及其振動方程，諧振子的動力學分析，振動曲線與旋轉矢量，諧振動的能量，諧振動的合成，“拍”，阻尼振動與受迫振動，共振。

機械波的產生和傳播機理、波動的物理本質，平面簡諧波及其波動方程，描寫波動的物理學量(波速、波長、波的周期或頻率)，波速與媒質的關系，波的能量，能流密度，惠更斯原理及其應用，波的疊加原理，波的干涉與衍射，駐波，多普勒效應。

考試要求：

熟練掌握：振動方程、波動方程，固有圓頻率、振幅、初相位等的物理含義及其確定方法。

掌握：簡諧振動的振動曲線、旋轉矢量及其應用，同方向、同頻率簡諧振動的合成，波動的物理本質、波動方程的物理意義，波的干涉的定量分析，駐波。

理解：振動的能量，“拍”，波的能量、能流密度，多普勒效應。

了解：受迫振動、共振、“李薩如圖形”及其應用，惠更斯原理。

(三)氣體動理論和熱力學

考試內容：包括氣體動理論，熱力學基礎等內容。

理想氣體概念，熱力學參量溫度及其物理意義，氣體分子論的壓強公式及溫度公式，能量按自由度均分原理，麥克斯韋分子速率分布定律及其應用，玻耳茲曼分布，分子碰撞和平均自由程。熱力學狀態參量與準靜態過程，熱力學第一定律及其在理想氣體等值過程的應用，卡諾循環。熱力學第二定律及其統計意義。

考試要求：

熟練掌握：能量按自由度均分原理和理想氣體的內能，理想氣體的三種速率，熱力學第一定律，理想氣體狀態方程、溫度公式、壓強公式。

掌握：熱力學第一定律在理想氣體等值過程的應用。

理解：卡諾循環，熱機和制冷機效率。

了解：麥克斯韋分子速率分布定律及其應用，玻耳茲曼分布，分子碰撞和平均自由程，熱力學第二定律及其統計解釋。

(四)電磁學

考試內容：包括靜電場，穩恒磁場、電磁感應等內容。

電荷及其守恒定律，庫侖定律，電場強度及其計算，電通量，真空和介質中高斯定律及其應用，靜電場力的功，電勢及其計算，場強環流定理，電場強度與電勢梯度的關系;導體的靜電平衡，導體的電荷分布;電介質的極化，電位移矢量;電容器的電容及其計算;電場的能量。穩恒磁場的概念，磁感應強度，畢奧—薩伐爾定律，運動電荷激發的磁場，安培環路定理，安培定律，磁矩與磁力矩，洛侖茲力，霍爾效應。電磁感應定律，楞次定律及其物理本質，感生電動勢與動生電動勢，自感與互感。渦旋電場與位移電流，積分形式與微分形式的麥克斯韋方程組，電磁波頻譜，電磁波能量，電磁波特性。

考試要求：

熟練掌握：電場強度與電勢的概念和計算方法，畢奧—薩伐爾定律和磁場疊加原理，高斯定理，安培環路定理，安培力，洛侖茲力，法拉第電磁感應定律。

掌握：靜電場中導體平衡條件和性質，磁感應強度的定義，磁感應強度，磁矩與磁力矩，感生電動勢和動生電動勢，能運用楞次定律判斷感應電動勢方向，積分形式的麥克斯韋方程組及其物理含義。

理解：電場能量，電容器與電容，安培定律和安培環路定理的建立過程，霍爾效應，自感與互感，磁場能量，渦旋電場和位移電流。

了解：靜電場中的環流定理，電介質的特點與電介質極化的定量分析，動生電動勢與感生電動勢中的非靜電場力，渦旋電場和位移電流假說建立的過程，電磁波的產生與傳播，電磁波的頻譜與特性，微分形式的麥克斯韋方程組及其物理含義。

(五)波動光學

考試內容：包括光的干涉，光的衍射，光的偏振等內容。

光的相干性、相干光的獲得，光程和光程差，光的分波陣面干涉與分振幅干涉;光的衍射現象，單縫衍射，圓孔衍射，光柵衍射，光學儀器的分辨率，倫琴射線的晶體衍射與布拉格方程;光的偏振現象，自然光與偏振光，偏振片的起偏與檢偏，馬呂斯定律，反射和折射時的偏振，布儒斯特定律，光的雙折射現象，偏振光的干涉。

考試要求：

熟練掌握：雙縫干涉、薄膜干涉(等厚干涉)，單縫衍射、光柵衍射。

掌握：光程、光的相干性、獲得相干光的方法，圓孔衍射，光學儀器的分辨本領，偏振片的起偏與檢偏，馬呂斯定律，布儒斯特定律，光柵缺級分析和光柵分辨本領。

理解：自然光與偏振光的概念，等傾干涉，光的雙折射現象，偏振光的干涉。

了解：邁克耳遜干涉儀，惠更斯—菲涅耳原理，會應用惠更斯原理畫出一些特殊情況下的o光e光的光路圖。

(六)相對論和量子物理

考試內容：包括狹義相對論，量子物理基礎，激光和固體能帶理論等內容。

伽利略變換和經典力學時空觀，邁克耳遜—莫雷實驗，愛因斯坦狹義相對論的兩條基本假設，洛侖茲坐標與速度變換，“同時”的相對性，相對論中的長度與時間，相對論動力學基礎;熱輻射，絕對黑體，斯特藩-玻耳茲曼定律，維恩位移定律，普朗克能量子假說;光電效應，康普頓效應;氫原子光譜的實驗規律，波爾的氫原子理論;實物粒子的波粒二象性，德布羅意物質波，波函數及其統計解釋，不確定關系，薛定諤方程,一維無限深勢阱，勢壘，氫原子的量子力學處理方法，四個量子數，泡利不相容原理，最小能量原理;自發輻射，受激輻射和受激吸收，粒子數反轉，光學諧振腔，激光;晶體固體的基本性質，晶體中電子狀態，晶體的能帶結構，電子在能帶中的填充與運動，半導體能帶結構的特點，本征半導體和雜質半導體，載流子，半導體的導電機構，電子與空穴的漂移與擴散，P-N結的勢壘和伏安特性等。

考試要求：

熟練掌握： 計算長度收縮和運動時鐘變慢，愛因斯坦光電效應方程，氫原子能級結構。

掌握：洛侖茲變換，同時的相對性，相對論質量、能量、質能關系，能量子，光子，黑體輻射實驗規律，玻爾氫原子理論，物質波及其統計解釋，海森堡不確定關系，四個量子數。

理解：愛因斯坦狹義相對論兩條基本假設，普朗克能量子假說、愛因斯坦光量子假說，實物粒子的波粒二象性，晶體的能帶結構，電子在能帶中的填充和運動，半導體的分類，激光的概念、原理和激光器的基本構成。

了解：薛定諤方程及求解一維無限深勢阱，愛因斯坦狹義相對論創立的背景和其精神實質，泡利不相容原理和最小能量原理，氫原子的量子力學處理方法，常見激光器的特性和應用。

三、試卷結構(滿分150分，時間180分鐘)

按題型：

按章節內容：

注：劃分的分值是近似的;同一題目可綜合不同章節內容;同一內容下可設計多個小題，以區分不同側重點或計算能力，理解能力的掌握。