我市一所農(nóng)村初級中學(xué)，常常因為不能及時給水塔注水而停水，小明知道后，想利用圖所示的器材設(shè)計一個自動注水裝置，A是浮子（重約5牛），B是金屬觸頭（重約10牛），C為水塔上的柱形蓄水池，M是帶水泵的電動機，D是彈簧，E是銜鐵，F(xiàn)是電磁鐵，K₁、K₂分別為觸頭開關(guān)．

（1）請你寫出該裝置涉及的主要物理知識．
（2）連接電路圖．
（3）設(shè)計時，需要知道浮子的最小體積，請你幫助它完成這項工作．
（4）若設(shè)計要求在10分鐘內(nèi)要注滿蓄水池，那么，還需要知道或測量哪些物理量，才能得到相匹配電動機的額定功率？請你用字母表示這些物理量，推導(dǎo)出電動機額定功率的表達式，在你的計算過程中，運用了什么近似條件？
（5）按設(shè)計要求，小明將設(shè)備組裝調(diào)試，投入使用，幾天后，學(xué)校又停水了，檢查發(fā)現(xiàn)：水塔已無水，但電路連接無誤，電動機，水泵完好無損，請你分析該裝置沒有實現(xiàn)自動注水的原因，怎樣改進？

我市一所農(nóng)村初級中學(xué)，常常因為不能及時給水塔注水而停水．小明知道后，想利用如圖所示的器材設(shè)計一個自動注水裝置．A是浮子(重約5牛)，B是金屬觸頭(重約10牛)，C為水塔上的柱形蓄水池，M是帶水泵的電動機，D是彈簧，E是銜鐵，F(xiàn)是電磁鐵．K₁、K₂分別為觸頭開關(guān)．

(1)寫出該裝置涉及的主要物理知識．

(2)連接電路圖．

(3)設(shè)計時，需要知道浮子的最小體積，請你幫助它完成這項工作．

(4)若設(shè)計要求在10分鐘內(nèi)要注滿蓄水池，那么，還需要知道或測量哪些物理量，才能得到相匹配電動機的額定功率？請你用字母表示這些物理量，推導(dǎo)出電動機額定功率的表達式．在你的計算過程中，運用了什么近似條件？

(5)按設(shè)計要求，小明將設(shè)備組裝調(diào)試，投入使用．幾天后，學(xué)校又停水了，檢查發(fā)現(xiàn)：水塔已無水，但電路連接無誤，電動機、水泵完好無損．請你分析該裝置沒有實現(xiàn)自動注水的原因，怎樣改進？