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
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的两极相连.电容器
C紧靠着带小孔
a(只能容一个粒子通过)的固定绝缘弹性圆筒.圆筒内壁光滑,筒内有垂直水平面竖直向下的匀强磁场
B2,
O是圆筒的圆心,圆筒的内半径为
r=0.40 m.

(1)用一个大小恒为10 N,平行于
MN水平向左的外力
F拉金属杆,使杆从静止开始向左运动,问:当金属杆最终匀速运动时杆的速度大小;
(2)当金属杆处于(1)问中的匀速运动状态时,电容器
C内紧靠极板且正对
a孔的
D处有一个带正电的粒子从静止开始经电容器
C加速后从
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后恰好又从小孔
a射出圆筒.已知粒子的比荷q/m=5×10
7C/kg,该带电粒子每次与筒壁发生碰撞时电量和能量都不损失,不计粒子重力和空气阻力,则磁感应强度
B2多大(结果允许含有三角函数式).