图5-1

设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为v,电量为e,回答下列问题：

（1）达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势_____________下侧面A′的电势.（填“高于”“低于”或“等于”）

（2）电子所受的洛伦兹力的大小为_____________.

（３）当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为_____________.

（4）由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数为k＝，其中n代表导体单位体积中电子的个数.

质谱分析技术已广泛应用于各前沿科学领域。汤姆孙发现电子的质谱装置示意如图，M、N为两块水平放置的平行金属极板，板长为L，板右端到屏的距离为D，且D远大于L，O’O为垂直于屏的中心轴线，不计离子重力和离子在板间偏离O’O的距离．以屏中心O为原点建立xOy直角坐标系，其中x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向．

（1）设一个质量为m₀、电荷量为q₀的正离子以速度v₀沿O’O的方向从O’点射入，板间不加电场和磁场时，离子打在屏上O点．若在两极板间加一沿+y方向场强为E的匀强电场，求离子射到屏上时偏离O点的距离y₀；

(2)假设你利用该装置探究未知离子，试依照以下实验结果计算未知离子的质量数．

上述装置中，保留原电场，再在板间加沿-y方向的匀强磁场．现有电荷量相同的两种正离子组成的离子流，仍从O’点沿O’O方向射入，屏上出现两条亮线．在两线上取y坐标相同的两个光点，对应的x坐标分别为3.24mm和3.00mm，其中x坐标大的光点是碳12离子击中屏产生的，另一光点是未知离子产生的．尽管入射离子速度不完全相同，但入射速度都很大，且在板间运动时O’O方向的分速度总是远大于x方向和y方向的分速度（本题中洛伦兹力可近似看成恒力）．

地球的磁场可以使太空来的宇宙射线发生偏转.已知北京上空某处的磁感应强度为1.2×10 ^-4 T，方向由南指向北，如果有一速度v＝5.0×10⁵m/S的质子（带电荷量q＝1.6×10 ^-19C）竖直向下运动，则质子受到的洛伦兹力大小是_________N，方向_________.