我市一所农村初级中学，常常因为不能及时给水塔注水而停水，小明知道后，想利用图所示的器材设计一个自动注水装置，A是浮子（重约5牛），B是金属触头（重约10牛），C为水塔上的柱形蓄水池，M是带水泵的电动机，D是弹簧，E是衔铁，F是电磁铁，K
1、K
2分别为触头开关．
（1）请你写出该装置涉及的主要物理知识．
（2）连接电路图．
（3）设计时，需要知道浮子的最小体积，请你帮助它完成这项工作．
（4）若设计要求在10分钟内要注满蓄水池，那么，还需要知道或测量哪些物理量，才能得到相匹配电动机的额定功率？请你用字母表示这些物理量，推导出电动机额定功率的表达式，在你的计算过程中，运用了什么近似条件？
（5）按设计要求，小明将设备组装调试，投入使用，几天后，学校又停水了，检查发现：水塔已无水，但电路连接无误，电动机，水泵完好无损，请你分析该装置没有实现自动注水的原因，怎样改进？
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