2018年长沙理工大学863材料物理基础考研大纲

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科目代码：863 科目名称：材料物理基础
一、 考试要求
（一）力学
（1）掌握描述质点运动和运动变化的物理量（位矢、位移、速度、
加速度、角速度和加速度等），能计算质点在平面内运动时的速度、加速
度，及作圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和方向加速度；
（2）掌握牛顿运动三大定律及其适用范围，能处理简单质点在一维
变力作用下的动力学问题；
（3）掌握功的基本概念，能计算直线运动情况下变力做功。理解保
守力作功的特点及势能的概念，会计算重力、弹性力和万有引力势能。
（4）掌握质点的动能定理和动量定理，理解角动量和角动量守恒定
律，并能用它们处理简单力学问题。掌握机械能守恒和动能守恒定律，能
分析简单系统在平面内运动的力学问题。
（5）了解转动惯量的基本概念，理解刚体绕定轴转动的转动定律和
角动量守恒定律，会分析处理简单系统的力学问题。
（6）了解伽利略相对性原理基本内容，理解伽利略坐标、速度变换。
（二）热学
（1）了解统计物理的几个概念，理解理想气体的状态方程、压强公
式和温度公式，能推导气体压强公式，能从宏观和统计意义上理解压强、
温度、内能等概念，了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现。
（2）了解气体分子平均碰撞频率及平均自由程，及其相关计算。
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（3）了解麦克斯韦速率分布律及速率分布函数、分布曲线的物理意
义，能计算气体分子热运动的速率、平均速率、方均根速率，了解波耳兹
曼能量分布律。
（4）通过理想气体的刚性分子模型，理解气体分子平均能量按自由
度均分定理，并会应用其计算理想气体的定压热容、定体热容和内能。
（5）掌握功和热量的概念，掌握热力学第一定律，能分析、计算理
想气体等体、等压、等温过程和绝热过程中的功、热量、内能增量及卡诺
循环等简单循环的效率。
（6）了解热力学第二定律及其统计意义、熵的意义、玻耳兹曼关系
和熵增加原理。
（三）电磁学
（1）掌握静电场的电场强度、电势的概念，以及电场强度叠加原理
和电势叠加原理。理解场强与电势的微分关系，并能计算电场强度和电势。
（2）理解高斯定理和环路定理，熟悉用其计算电场强度的方法。
（3）掌握磁感应强度的概念，能用华奥-萨伐尔定律计算一些简单问
题中的磁感应强度。
（4）理解磁场高斯定理和安培环路定理，熟悉用安培环路定理计算
磁感应强度的方法。
（5）理解安培定律和洛伦兹力公式，了解电偶极矩和磁矩的概念，
会分析点电荷在均匀电场和非均匀磁场中的受力和运动。
（6）了解导体的静电平衡条件、介质的极化、磁化现象和铁磁质的
特性，了解电介质中的高斯定理和环路定理。
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（7）理解电动势概念，掌握法拉第电磁感应定律。理解动生电动势
及感生电动势。
（8）理解电容、自感系数和互感系数，能计算电容、自感系数和互
感系数。
（9）理解电能密度、磁能密度，能计算一些简单问题中的电场能量
和磁场能量。
（四）振动和波动
（1）掌握描述谐振动和简谐波的各物理量（特别是相位）及各量的
关系。
（2）理解旋转矢量法。
（3）掌握谐振动的基本特征，能建立一维谐振动的微分方程，能根
据给定的初始条件写出一维谐振动的运动方程，并理解其物理意义。
（4）理解同方向、同频率的两个谐振动的合成规律。
（5）理解机械波产生的条件。掌握平面简谐波的波函数的推导方法
及波函数的物理意义，了解波的能量传播特征及能流、能流密度概念。
（6）了解惠更斯原理、波的叠加原理和波的相干条件，能应用相位
差和波程差分析、确定相干波叠加后振幅加强和减弱条件。
（7）理解驻波及其形成条件。了解驻波和行波的区别。
（8）了解机械波的多普勒效应及其产生原因。
（五）光学
（1）掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系，能分析、确定杨
氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置，了解迈克耳孙干涉仪的工作
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原理，能计算光程差变化与条纹级数变化关系的简单问题。
（2）了解惠更斯-菲涅耳原理，熟悉分析单缝夫琅禾费衍射条纹分布
的方法。
（3）掌握光栅衍射公式，会确定光栅衍射谱线的位置，及会分析光
栅常量及波长对光栅衍射谱线分布的影响，了解 X 射线的晶格衍射及布拉
格公式。
（4）理解自然光、偏振光和部分偏振光，理解布儒斯特定律及马吕
斯定律，了解双折射现象、线偏振光的获得方法和检验方法，及对有关简
单问题进行计算。
（六）原子物理基础
（1）了解爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设。
（2）熟悉洛伦兹坐标变换，了解狭义相对论中同时性的相对性以及
长度收缩和时间膨胀概念，及牛顿力学中的时空观。
（3）理解狭义相对论中质量和速度的关系，质量和能量的关系。
（4）理解氢原子光谱的实验规律及玻尔的氢原子理论。
（5）理解光电效应和康普顿效应，理解光的波粒二象性。
（6）掌握德布罗意的物质波假设，了解实物粒子的波粒二象性，理
解描述物质波动性的物理量（波长、频率）和粒子性的物理量（动量、能
量）间的关系。
（7）了解波函数及其统计解释，了解一维定态薛定谔方程。
（8）了解能量量子化和描述原子中电子运动状态的四个量子数。了
解泡利不相容原理和原子的电子壳层结构。
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二、 考试内容
（一）力学
质点平面曲线运动的描述，位矢、位移、速度、加速度、角速度、角
加速度、切向与法向加速度；牛顿运动三定律及其适用范围，保守力、功、
能、动能和动量定理，角动量和角动量守恒，机械能守恒；转动惯量，刚
体定轴转动的转动定律和角动量守恒定律，刚体转动中的能量守恒。
（二）热学
理想气体的压强公式和温度公式，理想气体刚性分子模型，气体分子
内能、平均碰撞频率和平均自由程，麦克斯韦速率分布律，气体分子热运
动的算术平均速率，方均根速率，平均能量按自由度均分定理。理想气体
的定压热容、定容热容和内能，功和热量，热力学第一、第二定律，气体
等值过程和绝热过程中的功、热量、内能改变量，卡诺循环的效率，可逆
及不可逆过程，热力学第二定律及其统计意义，熵的玻耳兹曼表达式。
（三）电磁学
电场强度、电势及其迭加原理，静电场中高斯定理和环路定理，介质
中的电场；毕奥—沙伐尔定律，磁场高斯定理及安培环路定理，介质磁化
及其微观解释；电动势，法拉第电磁感应定律，电容，电感系数和互感系
数，电能和磁能密度，涡旋电场，位移电流的概念，麦克斯韦方程组，电
磁场的物质性。
（四）振动和波动
简谐振动的描述；简谐振动的动力学基本特征；简谐振动的合成；机
械波的产生条件和描述；惠更斯原理和波的叠加原理，相干波，波程差，
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行波和驻波；多普勒效应；电磁波。
（五）光学
光程及光程差，杨氏双缝干涉，薄膜等厚干涉，迈克尔逊干涉仪；惠
更斯—菲涅尔原理，单缝衍射条纹的分布规律，光栅衍射公式；自然光的
线偏振，布儒斯特定律及马吕斯定律，晶体中的双折射、起偏与检偏。
（六）原子物理基础
爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设，洛伦兹坐标变换，相对论中质
量和速度的关系，质量和能量的关系，光的波粒二象性，光子，光电效应
的爱因斯坦理论，黑体辐射，氢原子光谱的实验规律；玻尔的氢原子理论，
物质波假设，实物粒子的波粒二象性，波函数及其统计解释，薛定谔方程，
不确定关系，能量量子化，角动量量子化及空间量子化，自旋，泡利不相
容定理，电子壳层结构。
三、 题型
试卷满分为 150 分，其中：选择题 30 分，填空题 20 分，问答论述计
算题 100 分。
四、 参考教材
《普通物理学》。程守洙、江之永主编。高等教育出版社，2006，第六版。