如图所示,位于竖直平面内的矩形线圈两边边长分别为

、

,匝数为N,线圈总电阻为
r,可绕与磁场方向垂直的固定对称轴

,转动;线圈处于磁感应强度为
B的匀强磁场中,线圈在转动时可以通过与两个被此地缘的铜环C、D(集流环)保持与定值电阻
R相连接,在外力作用下线圈以恒定的角速度

绕轴

匀速转动。(不计转动轴及滑环与电刷的摩擦)

(1)从线圈平面垂直磁场时刻开始计时,写出线圈中瞬时感应电动势
e随时间
t变化的表达式(不必推导);
(2)从线圈通过中性面(即线圈平面与磁场方向重直的位置)开始计时,求经过

周期的时间内通过电阻
R的电荷量
q;
(3)在线圈转动一个周期的过程中,求电路中产生的总焦耳热
Q.