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在考古中为了测定古物的年代,可通过测定古物中碳14与碳12的比例,其物理过程可简化为如图所示,碳14与碳12经电离后的原子核带电量都为q,从容器A下方的小孔S不断飘入电压为U的加速电场,经过S正下方的小孔O后,沿SO方向垂直进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中,最后打在相机底片D上并被吸收。已知D与O在同一平面内,其中碳12在底片D上的落点到O的距离为x,不考虑粒子重力和粒子在小孔S处的初速度。

(1)求碳12的比荷;

(2)由于粒子间存在相互作用,从O进入磁场的粒子在纸面内将发生不同程度的微小偏转(粒子进入磁场速度大小的变化可忽略),其方向与竖直方向的最大偏角为α,求碳12在底片D上的落点到O的距离的范围;

(3)实际上,加速电场的电压也会发生微小变化(设电压变化范围为U±ΔU),从而导致进入磁场的粒子的速度大小也有所不同。现从容器A中飘入碳14与碳12最终均能打在底片D上,若要使这两种粒子的落点区域不重叠,则ΔU应满足什么条件?(粒子进入磁场时的速度方向与竖直方向的最大偏角仍为α)

高三物理解答题困难题

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