22. (8分)如图3-2-19所示,一辆载重卡车与所载货物的总质量$m = 4.5\times10^{3}kg$,在牵引力$F = 4.0\times10^{3}N$的作用下,沿平直公路做匀速直线运动,卡车在1 min内行驶了1 200 m。已知载重卡车车轮与地面的总接触面积为0.5 $m^{2}$。求:(g取10 N/kg)
(1)载重卡车与货物受到的总重力。
(2)载重卡车对地面的压强。
(3)载重卡车受到的阻力。

解:(1) 载重卡车与货物受到的总重力 $G = mg = 4.5 \times 10^{3}kg \times 10N/kg = 4.5 \times 10^{4}N$
(2) 载重卡车对地面的压力 $F_{压} = G = 4.5 \times 10^{4}N$ 载重卡车对地面的压强 $p = \frac{F_{压}}{S} = \frac{4.5 \times 10^{4}N}{0.5m^{2}} = 9 \times 10^{4}Pa$
(3) 因载重卡车沿平直公路做匀速直线运动时处于平衡状态,水平方向受到的阻力和牵引力是一对平衡力,所以载重卡车受到的阻力 $f_{阻} = F_{牵} = 4.0 \times 10^{3}N$
答:(1) 载重卡车与货物受到的总重力为 $4.5 \times 10^{4}N$;
(2) 载重卡车对地面的压强为 $9 \times 10^{4}Pa$;
(3) 载重卡车受到的阻力为 $4.0 \times 10^{3}N$。

23. (8分)实心的钢铁会沉在水底,而用钢铁造的船却可以漂浮在水面。针对这种现象,同学们使用橡皮泥进行了探究。如图3-2-20甲所示,把一块质量为90 g、体积为60 $cm^{3}$的橡皮泥投入水中而沉底;如图3-2-20乙所示,把橡皮泥捏成一艘小船,橡皮泥小船漂浮在水面。求:(已知$\rho_{水}=1.0\times10^{3}kg/m^{3}$)
(1)这块橡皮泥沉入水中时所受到的浮力。
(2)橡皮泥小船漂浮时排开水的体积。
(3)根据上面的计算,说一说用钢铁造的船能浮在水面上的道理。

解:(1) 橡皮泥沉入水中时所受到的浮力 $F_{浮} = \rho_{水}V_{排}g = 1.0 \times 10^{3}kg/m^{3} \times 60 \times 10^{-6}m^{3} \times 10N/kg = 0.6N$
(2) 橡皮泥小船漂浮时受到的浮力 $F_{浮}' = G_{橡皮泥} = mg = 90 \times 10^{-3}kg \times 10N/kg = 0.9N$ 橡皮泥小船漂浮时排开水的体积 $V_{排}' = \frac{F_{浮}'}{\rho_{水}g} = \frac{0.9N}{1.0 \times 10^{3}kg/m^{3} \times 10N/kg} = 9 \times 10^{-5}m^{3}$
(3) 用钢铁造的船是空心的,增大了排开液体的体积,即增大了浮力,所以船能浮在水面上。
答:(1) 这块橡皮泥沉入水中时所受到的浮力为 0.6N;
(2) 橡皮泥小船漂浮时排开液体的体积为 $9 \times 10^{-5}m^{3}$;
(3) 用钢铁造的船是空心的,增大了排开液体的体积,即增大了浮力,所以船能浮在水面上。