问题标题:
对铀235的进一步研究在核能的开发和利用中具有重要意义.如图所示,质量为m、电荷量为q的铀235离子,从容器A下方的小孔S1不断飘入加速电场,其初速度可视为零,然后经过小孔S2垂直于磁
问题描述:

对铀235的进一步研究在核能的开发和利用中具有重要意义.如图所示,质量为m、电荷量为q的铀235离子,从容器A下方的小孔S1不断飘入加速电场,其初速度可视为零,然后经过小孔S2垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,做半径为R的匀速圆周运动.离子行进半个圆周后离开磁场并被收集,离开磁场时离子束的等效电流为I.不考虑离子重力及离子间的相互作用.

(1)求加速电场的电压U;

(2)求出在离子被收集的过程中任意时间t内收集到离子的质量M;

(3)实际上加速电压的大小会在U±△U范围内微小变化.若容器A中有电荷量相同的铀235和质量为m’的铀238两种离子,如前述情况它们经电场加速后进入磁场中会发生分离,为使这两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠,则△UU应小于多少?

秦刚回答:
  (1)设离子经电场加速后进入磁场时的速度为v,由动能定理得:qU=12mv2…①离子在磁场中做匀速圆周运动,所受洛伦兹力提供向心力,有:qvB=mv2R…②由①②式解得:U=qB2R22m…③(2)设在t时间内收集到的离子个数为N...
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