如图所示(俯视),
MN和
PQ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
L=0.2 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
B1=5.0 T。导轨上
NQ之间接一电阻
R1=0.40 Ω,阻值为
R2=0.10 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
b,
b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
B2,
O是圆筒的圆心,圆筒的内半径
r=0.40 m。

(1)用一个方向平行于
MN水平向左且功率恒定为
P=80 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
Ff=6 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/
m=5×10
7 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)?