某发光元件D的伏安特性曲线如图甲所示,元件在达到正向导通电压
后才能够发光。为了简化问题,可认为发光后元件两端电压保持为
不变(
附近伏安特性曲线的斜率极陡),电压小于
或加反向电压时,元件均处于截止状态。将该元件通过水平直导线MN垂直接入水平平行导轨中,如图乙所示,该导轨间距
,MN右侧0.5m处有一根质量
的导体棒PQ放置在导轨上,与导轨始终垂直且接触良好,紧接PQ右侧的导轨间交替分布着竖直方向、磁感应强度
,宽度
的匀强磁场(编号分别为1、2、3…),除发光元件外,其余电阻不计,导轨足够长。已知导体棒PQ与水平导轨间的动摩擦因数
,重力加速度
,空气阻力不计。开始时在PQ左侧空间里施加一竖直向上均匀增加的匀强磁场,元件恰好能导通发光。