本文目录导读：
《物理合格性考试范围全解析（2021版）》
力学部分
1、运动的描述
- 质点是物理学中一个理想化的模型，在研究物体的运动时，如果物体的形状和大小对研究问题的影响可以忽略不计，就可以把物体看作质点，在研究地球绕太阳公转时，地球的大小相对于公转轨道半径可以忽略，地球可视为质点；而在研究地球自转时，地球就不能看作质点。
- 参考系是描述物体运动时被选作参考的物体或物体系，不同的参考系下，物体的运动状态可能不同，坐在行驶汽车中的乘客，以汽车为参考系是静止的，以路边的树木为参考系则是运动的。
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- 时间和时刻是两个不同的概念，时刻是指某一瞬间，如第3秒末；时间是指两个时刻之间的间隔，如第3秒内（是指2秒末到3秒末这1秒钟的时间间隔）。
- 位移是矢量，它表示物体位置的变化，由初位置指向末位置；路程是标量，是物体运动轨迹的长度，当物体做单向直线运动时，位移的大小等于路程。
- 速度是描述物体运动快慢的物理量，平均速度等于位移与时间的比值，瞬时速度是物体在某一时刻或某一位置的速度，加速度是描述速度变化快慢的物理量，其定义为速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值。
2、匀变速直线运动的研究
- 匀变速直线运动的速度随时间是均匀变化的，其速度公式为\(v = v_0+at\)，(v_0\)是初速度，\(a\)是加速度，\(t\)是时间。
- 位移公式\(x=v_0t+\frac{1}{2}at^2\)，可以用来计算匀变速直线运动物体的位移，速度 - 位移公式\(v^{2}-v_{0}^{2}=2ax\)在解决一些不需要时间参量的问题时非常方便。
- 自由落体运动是初速度为0，加速度为\(g = 9.8m/s^{2}\)（通常取\(10m/s^{2}\)）的匀加速直线运动，其运动规律同样满足匀变速直线运动的公式，只是\(v_0 = 0\)。
3、相互作用
- 力是物体间的相互作用，力的三要素是大小、方向和作用点，力可以按性质分类，如重力、弹力、摩擦力等；也可以按效果分类，如拉力、压力、支持力等。
- 重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，其大小\(G = mg\)，方向竖直向下，弹力是物体发生弹性形变时产生的力，胡克定律\(F = kx\)描述了弹簧弹力与弹簧形变量\(x\)之间的关系，(k\)是弹簧的劲度系数。
- 摩擦力分为静摩擦力和滑动摩擦力，静摩擦力的大小在0到最大静摩擦力之间，其方向与物体相对运动趋势方向相反；滑动摩擦力\(F=\mu F_N\)，(\mu\)是动摩擦因数，\(F_N\)是接触面间的正压力。
4、牛顿运动定律
- 牛顿第一定律表明，一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态，它揭示了物体具有惯性这一基本属性。
- 牛顿第二定律\(F = ma\)，它表明力使物体产生加速度，加速度的方向与力的方向相同，力、质量和加速度三个物理量之间存在定量关系。
- 牛顿第三定律指出，两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，它们同时产生、同时消失。
电学部分
1、电场
- 电荷间存在相互作用，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，库仑定律\(F = k\frac{q_1q_2}{r^{2}}\)定量地描述了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，(k\)是静电力常量，\(q_1\)和\(q_2\)是两个点电荷的电荷量，\(r\)是它们之间的距离。
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- 电场是一种客观存在的特殊物质，电场强度\(E=\frac{F}{q}\)是描述电场强弱和方向的物理量，其方向是正电荷在该点所受电场力的方向，电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线，电场线的疏密表示电场强度的大小，电场线的切线方向表示电场强度的方向。
- 电势是描述电场能的性质的物理量，电场中某点的电势等于单位正电荷由该点移动到参考点（通常取无穷远处或大地为参考点）时电场力所做的功，等势面是电场中电势相等的点组成的面，电场线与等势面垂直。
2、电路
- 电流是电荷的定向移动形成的，其定义式\(I=\frac{q}{t}\)，单位是安培（A），电阻是导体对电流的阻碍作用，其大小\(R=\rho\frac{l}{a}\)，(\rho\)是电阻率，\(l\)是导体的长度，\(a\)是导体的横截面积。
- 欧姆定律\(I=\frac{U}{R}\)描述了电流、电压和电阻之间的关系，串联电路的特点是电流处处相等，总电阻等于各串联电阻之和，各电阻两端的电压与其电阻成正比；并联电路的特点是各支路两端电压相等，总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和，各支路电流与其电阻成反比。
- 电功\(W = UIt\)，表示电流所做的功；电功率\(P=\frac{W}{t}=UI\)，表示电流做功的快慢，焦耳定律\(Q = I^{2}Rt\)描述了电流通过导体产生的热量，对于纯电阻电路，\(W = Q\)，对于非纯电阻电路，\(W>Q\)。
磁场部分
1、磁场的描述
- 磁场是一种看不见、摸不着但客观存在的物质，磁体周围存在磁场，电流周围也存在磁场，这就是电流的磁效应。
- 磁感应强度\(B=\frac{F}{IL}\)（\(I\perp L\)）是描述磁场强弱和方向的物理量，其单位是特斯拉（T），磁感线是为了形象地描述磁场而引入的假想曲线，磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线的切线方向表示磁场的方向。
- 安培定则（右手螺旋定则）用来判断电流周围磁场的方向，对于直线电流，用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向与电流的方向一致，那么四指所环绕的方向就是磁感线的环绕方向；对于环形电流和通电螺线管，用右手握住环形电流或螺线管，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的方向就是环形电流中心轴线上的磁场方向或螺线管内部的磁场方向。
2、磁场对电流的作用
- 磁场对通电导线有力的作用，这个力叫安培力，其大小\(F = BIL\sin\theta\)（\(\theta\)为\(B\)与\(I\)的夹角），方向由左手定则判断：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
- 电动机是根据磁场对电流的作用原理制成的，当线圈中通以电流时，在磁场的作用下，线圈会转动起来。
电磁感应部分
1、电磁感应现象
- 当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中就会产生感应电流，这种现象叫电磁感应现象，磁通量\(\varPhi = BS\sin\theta\)（\(\theta\)为\(B\)与\(S\)的夹角），其单位是韦伯（Wb）。
- 产生感应电流的条件有两个：一是电路必须是闭合的；二是穿过这个闭合电路的磁通量必须发生变化，将条形磁铁插入或拔出闭合线圈时，线圈中就会产生感应电流。
2、法拉第电磁感应定律
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- 法拉第电磁感应定律\(E = n\frac{\Delta\varPhi}{\Delta t}\)，(E\)是感应电动势，\(n\)是线圈的匝数，\(\frac{\Delta\varPhi}{\Delta t}\)是磁通量的变化率，感应电动势的方向可以由楞次定律判断：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
- 导体棒在磁场中做切割磁感线运动时，感应电动势\(E = BLv\sin\theta\)（\(\theta\)为\(B\)与\(v\)的夹角），发电机就是根据电磁感应原理制成的，通过让线圈在磁场中转动，使线圈中的磁通量发生周期性变化，从而产生交变电动势。
近代物理初步
1、波粒二象性
- 光电效应现象表明，光具有粒子性，当光照射到金属表面时，有电子从金属表面逸出的现象叫光电效应，爱因斯坦提出光子说，认为光的能量是一份一份的，每一份能量\(E = h\nu\)，(h\)是普朗克常量，\(\nu\)是光的频率。
- 光的干涉和衍射现象表明光具有波动性，光的双缝干涉实验中，出现明暗相间的条纹，条纹间距\(\Delta x=\frac{L}{d}\lambda\)，(L\)是双缝到光屏的距离，\(d\)是双缝间距，\(\lambda\)是光的波长，光的衍射现象是指光绕过障碍物偏离直线传播的现象。
- 德布罗意提出物质波的概念，认为任何运动的物体都具有波动性，其波长\(\lambda=\frac{h}{p}\)，(p\)是物体的动量。
2、原子结构
- 汤姆孙发现电子，提出了原子的“枣糕模型”，卢瑟福通过\(\alpha\)粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，认为原子中心有一个很小的原子核，原子核集中了原子的几乎全部质量，带正电，电子在核外绕核旋转。
- 玻尔理论指出，原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外辐射能量；原子从一种定态跃迁到另一种定态时，会吸收或辐射一定频率的光子，光子的能量\(h\nu = E_m - E_n\)，(E_m\)和\(E_n\)分别是两个定态的能量。
3、原子核
- 天然放射现象表明原子核具有复杂的结构，天然放射现象中的射线有\(\alpha\)射线（氦核流）、\(\beta\)射线（电子流）和\(\gamma\)射线（高能光子流）。
- 原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电，核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒的原则，\(_{92}^{238}U\)经过一系列衰变变成\(_{82}^{206}Pb\)的过程中，根据质量数和电荷数守恒可以计算出发生了多少次\(\alpha\)衰变和\(\beta\)衰变。
- 爱因斯坦质能方程\(E = mc^{2}\)揭示了质量和能量之间的关系，在核反应中，质量亏损\(\Delta m\)会转化为能量\(\Delta E=\Delta mc^{2}\)，核能的利用方式有两种，一种是核裂变，如铀核的裂变\(_{92}^{235}U + _{0}^{1}n\rightarrow _{56}^{141}Ba+_{36}^{92}Kr + 3_{0}^{1}n\)，另一种是核聚变，如氢核的聚变\(_{1}^{2}H+_{1}^{3}H\rightarrow _{2}^{4}He+_{0}^{1}n\)，核聚变具有能量释放大、原料丰富等优点，但目前实现可控核聚变还面临很多技术难题。
在准备2021年物理合格性考试时，考生需要对以上各个知识点进行系统的学习和复习，对于力学部分，要熟练掌握运动学和动力学的基本公式及其应用，能够准确分析物体的受力情况，在电学部分，要理解电场、电路的基本概念和规律，能够解决简单的电路计算问题，磁场部分，要掌握磁场的描述方法以及磁场对电流的作用规律，电磁感应部分，要牢记电磁感应定律和楞次定律，能够分析简单的电磁感应现象，近代物理初步部分，虽然内容相对较新，但也要掌握基本的概念和原理，如光电效应、原子结构和原子核的相关知识等，通过全面复习各个知识点，多做练习题，考生就能在物理合格性考试中取得较好的成绩。
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