對(duì)鈾235的進(jìn)一步研究在核能的開發(fā)和利用中具有重要意義．如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的鈾235離子，從容

【專家解說】：（1）設(shè)離子經(jīng)電場(chǎng)加速后進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v，由動(dòng)能定理得：qU=12mv2…①
離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所受洛倫茲力提供向心力，有：qvB=mv2R…②
由①②式解得：U=qB2R22m…③
（2）設(shè)在t時(shí)間內(nèi)收集到的離子個(gè)數(shù)為N，總電荷量為Q，則有：Q=It…④
N=Qq…⑤
M=Nm…⑥
由④⑤⑥式解得：M=mItq…⑦
（3）由①②式有：R=1B2mUq…⑧
設(shè)m′為鈾238離子的質(zhì)量，由于加速電壓的大小會(huì)在U±△U范圍內(nèi)有微小變化，鈾235離子在磁場(chǎng)中的最大半徑為：
Rmax=1B 2m(U+△U)q…⑨
鈾238離子在磁場(chǎng)中的最小半徑為：R′min=1B 2m′(U?△U)q…⑩
這兩種離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡不發(fā)生交疊的條件為：Rmax＜R′min…?
即：1B 2m(U+△U)q＜1B 2m′(U?△U)q 
則有：m（U+△U）＜m′（U-△U）…?
即：△UU＜m′?mm′+m…?
答：（1）加速電場(chǎng)的電壓U為qB2R22m；
（2）在離子被收集的過程中任意時(shí)間t內(nèi)收集到離子的質(zhì)量M為mItq；
（3）實(shí)際上加速電壓的大小會(huì)在U±△U范圍內(nèi)微小變化．若容器A中有電荷量相同的鈾235和質(zhì)量為m’的鈾238兩種離子，如前述情況它們經(jīng)電場(chǎng)加速后進(jìn)入磁場(chǎng)中會(huì)發(fā)生分離，為使這兩種離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡不發(fā)生交疊，則△UU應(yīng)小于m′?mm′+m．