Question

一道物理题，为什么选A 那么C错在哪里

如图（a）所示，平行金属板M、N放置在真空中，两板之间的距离为d，现将金属板M、N之间加上如图（b）所示的交变电压，板间可视为匀强电场。当t=0时，M板电势高于N板电势，电势差为U0，此时将带正电的微粒A从M板释放。欲使微粒A到达N板具有最大动能，M、N两板间所加交变电压的最大频率为fm。则有：
A. 如果交变电压的频率f<fm，则微粒A到达N板的动能跟f无关
B.
如果交变电压的频率f<fm，则f越大，微粒A到达N板的动能一定越大C.
如果交变电压的频率f>fm，则f越大，微粒A到达N板的动能一定越大D.

如果交变电压的频率f>fm，则f越大，微粒A到达N板的动能一定越





Answer 1

解答：当频率最大时，周期最小，此时应该是对应粒子刚好从M匀加速运动到达N板时电场反向。所以此时粒子动能最大。若f<fm，即周期变大，而由于U0不变，粒子由M加速到N的时间一定，所以这时粒子有足够长时间一直匀加速到达N，这时的动能一定为最大动能，大小为qU0，与频率无关。所以A对B错。
若f>fm，即交流电周期减小，则粒子未到达N时电场就反向了，粒子将会做减速运动，所以到达N时的动能将减小。但若频率足够大，可能会使粒子多次经加速、减速过程一直向前运动，所以到达N时的动能大小将与频率具体大小有关，可能大，也可能小，甚至可能刚好为0，所以BCD都错。
答案：A

追问

fm指的是粒子从M匀加速运动到达N板时电场反向，而不是指正向+反向算一个频率？

追答

①要使粒子到达N板时动能最大且交流电频率最大，则只能刚好半周期到达N，此时频率fm
②看U-t图，正向+反向算一个周期，T=1/f，周期和频率成反比
③简而言之，就是ffm时，交流电周期更小，这时通过前半周期的加速粒子还未到达N，此后粒子将周期性的减速、加速运动，至于到达N板时的速度不一定。
④强烈建议画一个v-t图帮助分析。

追问

这些我都知道我的疑惑就是fm这里，我认为如果算正向+反向，不是和M到N的距离有关系么？因为可以算出1个周期的位移，一个周期位移内动能为0，算几个位移，算最后一个位移完成了整个位移的几分之几，小于1/2周期的动能能达到最大值，难道不是吗？？

Answer 2

已知:"欲使微粒A到达N板具有最大动能，M、N两板间所加交变电压的最大频率为fm。"
先明白fm的意义, fm对应周期T0, 使A具有最大动能。电压不变，场强不变, 粒子达到N所需时间就是一定的。T0/2就是A刚到达N板所需的时间
选择 A, f<fm, 周期变长, 1/2T比粒子从M至N所需的时间长, 而粒子在同样场强下加速的时间是一样的.已经到达N板 不因为周期变长而继续加速。A对。
选择C, 如果频率比fm大，那么周期就短，在粒子到达N板之前，极板的正负极性已经改变，这时粒子就在电场中减速，所以达不到最大动能。C错