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一所农村中学常常因为不能及时给水塔注水而停水,科技小组的同学知道后,利用下图所示的器材设计了一个自动注水模拟装置.A为浮子(浮子及其连杆总重约15N),在浮子连杆的上端有一
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问题描述:

一所农村中学常常因为不能及时给水塔注水而停水,科技小组的同学知道后,利用下图所示的器材设计了一个自动注水模拟装置.A为浮子(浮子及其连杆总重约15N),在浮子连杆的上端有一可移动金属触头B(其受重力可忽略不计),它可以分别将其上、下的两个固定触点连通.C为水塔上的圆桶形蓄水池;M为配有电动机的水泵(电泵);D1、D2为弹簧,E1、E2为衔铁,F1、F2为电磁铁线圈;K1为最高水位限位开关K2为最低水位限位开关K3、K4、K5均为由电磁铁衔铁带动的触头开关.电磁铁F1通电时,K4接通,断电时,K3接通.电磁铁F2断电时,K5接通.S1、S2为开关.

(1)请你按照下图所示的器材,连接一个可以实现自动注水的模拟电路,并说明自动注水的过程.

(2)要实现自动注水的要求,浮子的最小体积约为多大?(g=10N/kg)

(3)若设计要求每次自动注水需在10min内完成,需要知道或测量哪些物理量才能得到相匹配电泵的最小额定功率?请你用字母表示这些物理量,推导出电泵最小额定功率的表达式.在你的计算过程中,如果运用了近似条件,请说明.

江欣欣回答:
  (1)闭合开关S1、S2(此时开关K3、K5处于接通状态),电泵运转,开始注水.随着蓄水池中水位的逐渐升高,浮子A带动金属触头B上移,当升到最高水位时,K1闭合,接通电磁铁线圈F1,衔铁E1被吸下来,使开关K3断开,切...
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