进入磁场时的速度为v,由动能定理得1qU=mv2①2离子在磁场中做匀速圆周运动,所受洛伦兹力充当向心力,即v2qvB=m②R由①②式解得
fqB2R2U=③2m2设在t时间内收集到的离子个数为N,总电荷量为Q,则Q=It④QN=⑤qM=Nm⑥由④⑤⑥式解得mItM=⑦q3由①②式得1R=B2mU⑧q
设m′为铀238离子的质量,由于电压在U±U之间有微小变化,铀235离子在磁场中的Δ最大半径为Rmax=1B1B2m(U+ΔU)⑨q2m′(U-ΔU)⑩q
铀238离子在磁场中的最小半径为R′mi
=
这两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠的条件为RmaxR′mi
即1B2m(U+ΔU)1qB2m′(U-ΔU)q
则有mU+ΔUm′U-ΔUΔUm′-mUm′+m其中铀235离子的质量m=235uu为原子质量单位,铀238离子的质量m′=238u,故ΔU238u-235uU238u+235u解得ΔU063UqB2R2mIt【答案】1230632mq
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