第2讲 机械波
考点一 波的形成与传播
机械波及波速公式的应用
【典例1】(多选)(2019·海南高考)一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为0.2 s，t=0时的波形图如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.平衡位置在x=1 m处的质元的振幅为0.03 m
B.该波的波速为10 m/s
C.t=0.3 s时，平衡位置在x=0.5 m处的质元向y轴正向运动
D.t=0.4 s时，平衡位置在x=0.5 m处的质元处于波谷位置
E.t=0.5 s时，平衡位置在x=1.0 m处的质元加速度为零
【解析】选A、B、C。由波的图象可知此列简谐横波的振幅为0.03 m，选项A正确；波速为v=
=
m/s=10 m/s，选项B正确；t=0.3 s时，波形向右平移Δx=vt=3 m，平衡位置在x=0.5 m处的质元向y轴正向运动(如图)，选项C正确；t=0.4 s时，波形向右平移Δx′=vt′=4 m，即两个波长，波形与t=0时的波形完全重合，平衡位置在x=
0.5 m处的质元处于平衡位置，选项D错误；t=0.5 s时，波形与t=0.3 s时的波形重合，平衡位置在x=1.0 m的质元处于负方向的最大位移处，加速度最大，选项E错误。
波动与质点振动的综合分析
【典例2】 (2019·北京高考)一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点a、b、c，则 ( )
A.此刻a的加速度最小
B.此刻b的速度最小
C.若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴正方向运动
D.若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置
【解析】选C。沿波的传播，波上各质点振动方向满足“上坡下，下坡上”，若波沿x轴正方向传播，b质点处在下坡位置，所以沿y轴正方向运动，C正确；质点的加速度与位移的关系满足F=-kx=ma，由此可知位移越大，加速度越大，质点a加速度最大，选项A错误；根据能量守恒可以知道，越靠近平衡位置速度越大，质点b的速度最大，选项B错误；若波沿x轴负方向传播，质点a经过四分之一周期回到平衡位置，质点c向上运动，回到平衡位置的时间小于四分之一周期，选项D错误。
1.机械波的传播特点：
(1)波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同。
(2)介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同。
(3)波从一种介质进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和波速可能改变，但频率和周期都不会改变。
(4)波经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以v==λf。
(5)质点振动nT(波传播nλ)时，波形不变。
