Posso comprar uma porta USB 3.0 e ligá-la a um slot 2.0 e obter um dispositivo USB 3.0 para funcionar?

Você precisaria esclarecer o que significa "conectá-lo em um slot 2.0".

Todos os dispositivos USB são compatíveis com versões anteriores, o que significa que um dispositivo USB 3.x também funcionará em uma porta USB 2.0, e uma porta USB 1.1, e assim por diante. As portas USB 3.x têm linhas de conexão adicionais no interior, mas as 4 linhas centrais necessárias para que o USB anterior funcione (+5V, D+, D- e GND) ainda estão presentes e são perfeitamente utilizáveis. Tenha em mente que um dispositivo USB 3.0 conectado a uma porta mais lenta (USB 2.0, USB 1.1 etc.) funcionará muito mais lentamente do que funcionaria em uma porta USB 3.0.

Se você quisesse comprar um suporte com slots USB 3.0, e conectá-lo a um USB 2.0 na placa-mãe - isso depende inteiramente do conector do suporte USB 3.0: alguns vêm com conectores somente USB3 e não podem ser conectados facilmente aos conectores USB 2.0, e outros vêm com pinos soltos que podem ser conectados a um suporte USB 2.0 (você só conectaria 4 dos 9). Lembre-se de que você efetivamente obteria portas USB 2.0 adicionais desta forma.

Eu também estou bastante certo de que você pode encontrar conversores para acoplar um conector de pinos USB3 a um cabeçalho USB2 motherboad.

Se você exigir velocidades USB3 mas sua placa-mãe não suportar USB 3.0, você precisará comprar uma placa PCIe, que alcançará velocidade USB 3.0 completa c/ dispositivos compatíveis (veja nota¹). Se a sua placa-mãe também não suporta PCIe, poderá obter uma porta USB 3.0 numa placa PCI, mas a sua velocidade será limitada pelo barramento PCI (velocidade máxima teórica de cerca de 266MB/s (ver nota²), que é muito mais lenta do que a velocidade máxima teórica de 625MB/s do USB 3.0).

Notavelmente, mesmo a solução PCI/PCIe mais lenta ainda terá um desempenho superior ao do USB 2.0, uma vez que está limitada a 60 MB/s.

[1] uma placa PCIe x4 deve fornecer velocidades USB 3.0 completas independentemente da geração, uma vez que utiliza 4 pistas (mesmo em Gen1, 4x 250 MB/s = 1 GB/s). A velocidade de uma placa PCIe x1 dependerá da geração PCIe, porém (Gen1 = 250 MB/s, Gen2 = 500 MB/s etc.), e você só alcançará velocidades USB 3.0 completas em uma placa Gen3 (e acima)

[2] PCI v2.1 e seguintes suporta 266 MB/s a 66 MHz; PCI v2.0 e abaixo roda a 33 MHz e vai até 133 MB/s