【题目】如图所示(俯视)MNPQ是两根固定在同一水平面上的足够长且电阻不计的平行金属导轨。两导轨间距为L0.2 m,其间有一个方向垂直水平面竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B15.0 T。导轨上NQ之间接一电阻R10.40 Ω,阻值为R20.10 Ω的金属杆垂直导轨放置并与导轨始终保持良好接触。两导轨右端通过金属导线分别与电容器C的两极板相连。电容器C紧靠准直装置bb紧挨着带小孔a(只能容一个粒子通过)的固定绝缘弹性圆筒,圆筒壁光滑,筒内有垂直水平面竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B2O是圆筒的圆心,圆筒的内半径r0.40 m

(1)用一个方向平行于MN水平向左且功率恒定为P80 W的外力F拉金属杆,使杆从静止开始向左运动。已知杆受到的摩擦阻力大小恒为Ff6 N,求:当金属杆最终匀速运动时杆的速度大小及电阻R1消耗的电功率?

(2)当金属杆处于(1)问中的匀速运动状态时,电容器C内紧靠极板的D处的一个带正电的粒子经C加速、b准直后从a孔垂直磁场B2并正对着圆心O进入筒中,该带电粒子与圆筒壁碰撞四次恰好又从小孔a射出圆筒。已知该带电粒子每次与筒壁发生碰撞时电荷量和能量都不损失,不计粒子的初速度、重力和空气阻力,粒子的比荷q/m5×107 C/kg,则磁感应强度B2多大(结果用含有正切形式的三角函数式表达)?

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