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中国科学院大气物理研究所硕士研究生入学考试

《物理学基础综合》考试大纲

本《物理学基础综合》考试大纲适用于中国科学院大气物理研究所大气科学学科有关专业的硕士研究生入学考试，主要综合考察考生对物理学基础知识的掌握，包括普通物理学、理论力学和流体力学三部分，考试内容各占三分之一。

一、考试内容

第一部分 普通物理学

(一)力学

1.质点运动学

质点运动的描述，圆周运动和抛体运动，相对运动和伽利略相对性原理；

2.质点动力学

常见力，非惯性系和惯性力，牛顿运动定律，动量定理和动量守恒定律，动能定理，势能，功能原理，机械能守恒与转化定律，角动量定理和角动量守恒定律；

3.刚体运动学

平动和转动，转动惯量和定轴转动定律，定轴转动中的动能定理，角动量定理和角动量守恒定律。

（二）热学

1.气体分子运动论

理想气体状态方程，分子热运动的基本概念，理想气体的压强和温度公式，能量均分定理，理想气体内能，麦克斯韦速率分布律；

2. 热力学

热力学第一定律，循环过程和卡诺循环，热力学第二定律，可逆和不可逆过程，卡诺定理，熵，玻耳兹曼关系，熵增原理。

（三）电磁学

1. 静电场

电荷守恒定律和库仑定律，静电场的高斯定理和环路定理，电场和电势，导体的静电平衡，电容，静电场中的电介质，静电场的能量；

2. 稳恒电流的磁场

磁感应强度，毕奥-萨伐尔定律，运动电荷的磁场，磁场的高斯定理和安培环路定理，带电粒子在电场和磁场中的运动，磁场对载流导线的作用，安培定律；

3.电磁感应

法拉第电磁感应定律，楞次定律，动生电动势，感生电动势，自感和互感。

（四）波动现象

1.机械振动和电磁振荡

谐振动和阻尼振动，受迫振动和共振，LC电路振荡；

2.机械波和电磁波

机械波的产生和传播，平面简谐波，波动方程和波速，波的能量和强度，电磁波基本性质，惠更斯原理，波的衍射和干涉，波的叠加原理，机械波的多普勒效应；

（五）光学

1. 几何光学基本概念

光源，单色光，相干光，光程和光程差；

2. 光的干涉和衍射

杨氏双缝干涉实验，薄膜干涉，惠更斯-菲涅耳原理，单缝和圆孔的夫琅禾费衍射，光栅衍射；

3. 光的偏振

光的偏振状态，起偏和检偏，马吕斯定律，反射和折射时光的偏振。

（六）原子物理和量子力学基础

1.原子物理

基尔霍夫辐射定律，黑体辐射实验定律，普朗克的能量子假设，康普顿效应，电子的自旋，原子的电子壳层结构；

2.量子力学基础

微观粒子的波粒二象性，光电效应，爱因斯坦的光子理论，不确定关系，波函数和薛定谔方程，一维无限深势阱，一维势垒和隧道效应。

第二部分 理论力学

（一）质点动力学

1. 质点运动的描述方法

2. 质点运动的微分方程及求解方法

3.质点的动量定理和动量守恒定律

4. 质点的角动量定理和角动量守恒定律

5.质点的动能定理和机械能守恒定律

6.质点的平衡和平衡的稳定性

7.有心力

（二）刚体运动学

1.刚体运动的描述方法

2.刚体的平动和转动

3.刚体的定轴转动和角速度

4.刚体的平面平行运动

5.刚体的定点运动

（三）非惯性系中的质点力学

1.参考系间速度和加速度的变换关系

2.非惯性系内质点的动力学方程

3.地球自转的动力学效应

（四）质点系动力学

1.质点系的内力和外力

2.质点系的动量定理和动量守恒定律

3.质点系的角动量定理和角动量守恒定律

4.质点系的动能定理和机械能守恒定律

5.二体问题

（五）拉格朗日动力学

1.分析力学基础

2.虚功原理

3.哈密顿原理

4.拉格朗日方程及其广义动量积分和广义能量积分

第三部分 流体力学

（一）流体力学基本概念

1.物质结构和连续介质假设

2.应力张量

3.热力学基础

（二）流体运动学

1.流体运动的描述方法

2.速度分解定理

3.涡量和应变速率及速度场的确定方法

4.涡量场结构描述方法

5.无源无旋流动解的确定性问题和基本解

6.迭加原理

（三）流体力学基本方程

1.连续性方程

2.动量方程

3. 能量方程

4.流体的输运特性和本构方程

5.流体力学方程组及边界条件

6.流体的静力平衡

（四）粘性不可压缩流动

1.不可压缩流动

2.定常和非定常的平行剪切流动

3.圆对称的平面粘性流动

4.粘性流动的相似律

5.小雷诺数粘性流动

（五）无粘流动的一般理论

1.无粘流动的运动方程组

2.伯努利方程

3.开尔文速度环量守恒和赫姆霍兹涡量定理

4.无粘流涡量动力学方程

（六）不可压缩无旋流动

1.不可压缩无旋流动的一般特性

2. 基本流

3.圆柱的位势绕流

4.保角变换

5.二维翼型和库塔条件

6.不可压缩轴对称无旋流动

（七）不可压缩流体的波动

1.表面重力波

2.平面单色波

3.水波的色散和群速度

4.表面张力波

5.分层流体的重力内波

6.非线性水波理论

（八）旋涡运动

1.涡量场演化的物理机制

2.涡量的产生和扩散

3.基本的旋涡运动

4.二维点涡系运动

5.涡列和卡门涡街

6.地转运动

（九）边界层理论

1.层流边界层理论

层流边界层方程，平板边界层，边界层方程的近似解法，二维定常边界层的分离，二维层流射流，自由剪切层；

2.流动稳定性

流动稳定性的一般表述，Kelvin-Helmholtz不稳定性，平行剪切流的稳定性，非线性、分叉和混沌，层流向湍流的转捩；

3.湍流概念

雷诺方程，湍流的半经验理论，湍流边界层，湍流的统计理论。

（十）无粘可压缩流动

1.声波的基本概念

3.一维可压缩定常流

3.一维可压缩非定常流

二、参考书目

1．程守洙、江之永主编，普通物理学，高等教育出版社，2006

2．管靖、刘文彪主编，理论力学简明教程，科学出版社，2008

3．庄礼贤、尹协远、马晖扬编著，流体力学，中国科学技术大学出版社，1999