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1 [2026西安交大附中期中]如图,重力为$G$的物体在不同的简单机械的作用下均处于平衡状态。若不计机械自重、绳重和摩擦,则拉力$F_1$、$F_2$、$F_3$、$F_4$的大小关系是 (
A.$F_2=F_3＜F_4＜F_1$
B.$F_2＜F_4＜F_1＜F_3$
C.$F_4=F_2＜F_1＜F_3$
D.$F_4＜F_2＜F_3＜F_1$
B
)A.$F_2=F_3＜F_4＜F_1$
B.$F_2＜F_4＜F_1＜F_3$
C.$F_4=F_2＜F_1＜F_3$
D.$F_4＜F_2＜F_3＜F_1$
答案
B 由题知,不计机械自重、绳重和摩擦;第一幅题图中$l_1=l_2$,为等臂杠杆,由杠杆平衡条件可得$F_1=G$;第二幅题图是滑轮组,承担总重的绳子段数 $n=3$,则 $F_2=\frac{1}{3}G$;第三幅题图是轮轴,此时 $R=3r$,根据平衡条件得 $G×R=F×r$,即此时的动力 $F_3=3G$;第四幅题图使用的是动滑轮,省一半的力,则$F_4=\frac{1}{2}G$。由此可知 $F_2＜F_4＜F_1＜F_3$,故B正确。
解析
【分析】
要比较四个拉力的大小，需逐个分析图中的简单机械类型，利用对应机械的平衡条件分别计算出$F_1$、$F_2$、$F_3$、$F_4$的大小，再对结果排序。需分别识别杠杆、滑轮组、轮轴、动滑轮的特点，应用各自的力学公式计算拉力。
【解析】
不计机械自重、绳重和摩擦：
1. 第一幅图为杠杆，由图可知动力臂与阻力臂相等，根据杠杆平衡条件 $ F_1 l_1 = G l_2 $，因 $ l_1 = l_2 $，故 $ F_1 = G $；
2. 第二幅图为滑轮组，承担物重的绳子段数 $ n=3 $，根据滑轮组拉力公式 $ F = \frac{G}{n} $，得 $ F_2 = \frac{G}{3} $；
3. 第三幅图为轮轴，轮轴平衡条件为 $ G × R = F_3 × r $，已知 $ R=3r $，代入得 $ G × 3r = F_3 × r $，解得 $ F_3 = 3G $；
4. 第四幅图为动滑轮，动滑轮省一半力，故 $ F_4 = \frac{G}{2} $；
比较大小可得：$ \frac{G}{3} ＜ \frac{G}{2} ＜ G ＜ 3G $，即 $ F_2 ＜ F_4 ＜ F_1 ＜ F_3 $。
【答案】
B
【知识点】
杠杆平衡条件、滑轮组、轮轴
【点评】
本题考查不同简单机械的拉力计算，需掌握各类简单机械的工作原理，分别计算拉力后比较大小，属于基础应用题目，难度适中，只要熟悉各机械的平衡条件即可正确解答。
【难度系数】
0.6
要比较四个拉力的大小，需逐个分析图中的简单机械类型，利用对应机械的平衡条件分别计算出$F_1$、$F_2$、$F_3$、$F_4$的大小，再对结果排序。需分别识别杠杆、滑轮组、轮轴、动滑轮的特点，应用各自的力学公式计算拉力。
【解析】
不计机械自重、绳重和摩擦：
1. 第一幅图为杠杆，由图可知动力臂与阻力臂相等，根据杠杆平衡条件 $ F_1 l_1 = G l_2 $，因 $ l_1 = l_2 $，故 $ F_1 = G $；
2. 第二幅图为滑轮组，承担物重的绳子段数 $ n=3 $，根据滑轮组拉力公式 $ F = \frac{G}{n} $，得 $ F_2 = \frac{G}{3} $；
3. 第三幅图为轮轴，轮轴平衡条件为 $ G × R = F_3 × r $，已知 $ R=3r $，代入得 $ G × 3r = F_3 × r $，解得 $ F_3 = 3G $；
4. 第四幅图为动滑轮，动滑轮省一半力，故 $ F_4 = \frac{G}{2} $；
比较大小可得：$ \frac{G}{3} ＜ \frac{G}{2} ＜ G ＜ 3G $，即 $ F_2 ＜ F_4 ＜ F_1 ＜ F_3 $。
【答案】
B
【知识点】
杠杆平衡条件、滑轮组、轮轴
【点评】
本题考查不同简单机械的拉力计算，需掌握各类简单机械的工作原理，分别计算拉力后比较大小，属于基础应用题目，难度适中，只要熟悉各机械的平衡条件即可正确解答。
【难度系数】
0.6
2 [2025 西安长安区期中] 某兴趣小组用如图所示的滑轮组匀速拉动放在水平面上的物体，物体的质量为100 kg，受到的摩擦力为180 N，用80 N 的拉力F，10 s内把物体拉动的距离为2 m。则动滑轮重力为(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦)
(
A.30 N
B.40 N
C.50 N
D.60 N
(
D
)A.30 N
B.40 N
C.50 N
D.60 N
答案
D 不计绳重和绳与滑轮间的摩擦,由题图可知,滑轮组承担总重的绳子股数为3,即 $n=3$,则由 $F=\frac{1}{n}(f+G_{动})$得,$G_{动}=nF-f=3×80\ \mathrm{N}-180\ \mathrm{N}=60\ \mathrm{N}$。
解析
【分析】本题是水平使用的滑轮组，解题时需明确：水平滑轮组的拉力克服的是物体受到的摩擦力，而非物体重力；首先要确定承担总重（摩擦力和动滑轮重力）的绳子段数，再利用不计绳重和摩擦时水平滑轮组的拉力公式变形，计算动滑轮的重力。
【解析】由题图可知，该水平滑轮组中，承担摩擦力和动滑轮总重的绳子段数$n=3$。不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，根据水平滑轮组的拉力公式$F=\frac{1}{n}(f+G_{动})$，变形可得动滑轮重力：
$G_{动}=nF - f$
代入已知数据：$n=3$，$F=80\ \mathrm{N}$，$f=180\ \mathrm{N}$，则：
$G_{动}=3×80\ \mathrm{N} - 180\ \mathrm{N}=240\ \mathrm{N}-180\ \mathrm{N}=60\ \mathrm{N}$
【答案】D
【知识点】水平滑轮组、滑轮组拉力计算
【点评】本题考查水平滑轮组的相关计算，核心是区分竖直与水平滑轮组的受力特点，水平滑轮组中拉力对应的是摩擦力，需准确判断承担力的绳子段数，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.5
【解析】由题图可知，该水平滑轮组中，承担摩擦力和动滑轮总重的绳子段数$n=3$。不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，根据水平滑轮组的拉力公式$F=\frac{1}{n}(f+G_{动})$，变形可得动滑轮重力：
$G_{动}=nF - f$
代入已知数据：$n=3$，$F=80\ \mathrm{N}$，$f=180\ \mathrm{N}$，则：
$G_{动}=3×80\ \mathrm{N} - 180\ \mathrm{N}=240\ \mathrm{N}-180\ \mathrm{N}=60\ \mathrm{N}$
【答案】D
【知识点】水平滑轮组、滑轮组拉力计算
【点评】本题考查水平滑轮组的相关计算，核心是区分竖直与水平滑轮组的受力特点，水平滑轮组中拉力对应的是摩擦力，需准确判断承担力的绳子段数，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.5
3 [2025深圳福田区期末] 如图所示，健身爱好者正在进行“高位下拉”训练，使用图示器材匀速提升配重时，以下说法正确的是（
A.使用滑轮A可以省力
B.使用滑轮B可以改变力的方向
C.人下拉的力比被提起的配重所受的重力大
D.配重被提升的距离比拉杆移动的距离短
D
）A.使用滑轮A可以省力
B.使用滑轮B可以改变力的方向
C.人下拉的力比被提起的配重所受的重力大
D.配重被提升的距离比拉杆移动的距离短
答案
D 由题图可知,该装置由一个动滑轮和两个定滑轮组成,动滑轮能够省力,但不能改变力的方向;定滑轮不能省力,但可以改变力的方向,故A、B错误。由题图可知,该滑轮组中承担物重的绳子段数 $n=2$,则人下拉的力 $F=\frac{1}{2}(G_{物}+G_{动})$,由于不知道动滑轮的重力,无法比较人下拉的力和被提起的配重所受重力大小,故C错误。该滑轮组中 $n=2$,由 $s=2h$ 可知,拉杆移动的距离等于配重上升高度的二倍,故D正确。
解析
【分析】
要解答本题，需先判断滑轮A、B的类型，再结合定滑轮、动滑轮及滑轮组的特点逐一分析选项：
1. 滑轮A固定在顶部，属于定滑轮；滑轮B随配重一起运动，属于动滑轮。
2. 结合定滑轮、动滑轮的特性，分析力的作用效果；再根据滑轮组的绳子段数，分析拉力与配重重力的关系，以及两者移动距离的关系。
【解析】
选项A：滑轮A是定滑轮，定滑轮只能改变力的方向，不能省力，因此A错误。
选项B：滑轮B是动滑轮，动滑轮能省力，但不能改变力的方向，因此B错误。
选项C：该滑轮组中承担物重的绳子段数$n=2$，拉力$F=\frac{1}{2}(G_{配重}+G_{动滑轮})$，由于动滑轮的重力未知，无法比较人下拉的力与配重重力的大小，因此C错误。
选项D：根据滑轮组的距离关系，拉杆移动的距离$s=2h$（$h$为配重被提升的距离），因此配重被提升的距离比拉杆移动的距离短，D正确。
【答案】
D
【知识点】
定滑轮特点、动滑轮特点、滑轮组的距离关系
【点评】
本题考查滑轮的分类及滑轮组的基本特性，需明确定滑轮、动滑轮的作用，以及滑轮组中拉力、移动距离的计算规律，属于基础题型，需准确区分各滑轮的特性。
【难度系数】
0.6
要解答本题，需先判断滑轮A、B的类型，再结合定滑轮、动滑轮及滑轮组的特点逐一分析选项：
1. 滑轮A固定在顶部，属于定滑轮；滑轮B随配重一起运动，属于动滑轮。
2. 结合定滑轮、动滑轮的特性，分析力的作用效果；再根据滑轮组的绳子段数，分析拉力与配重重力的关系，以及两者移动距离的关系。
【解析】
选项A：滑轮A是定滑轮，定滑轮只能改变力的方向，不能省力，因此A错误。
选项B：滑轮B是动滑轮，动滑轮能省力，但不能改变力的方向，因此B错误。
选项C：该滑轮组中承担物重的绳子段数$n=2$，拉力$F=\frac{1}{2}(G_{配重}+G_{动滑轮})$，由于动滑轮的重力未知，无法比较人下拉的力与配重重力的大小，因此C错误。
选项D：根据滑轮组的距离关系，拉杆移动的距离$s=2h$（$h$为配重被提升的距离），因此配重被提升的距离比拉杆移动的距离短，D正确。
【答案】
D
【知识点】
定滑轮特点、动滑轮特点、滑轮组的距离关系
【点评】
本题考查滑轮的分类及滑轮组的基本特性，需明确定滑轮、动滑轮的作用，以及滑轮组中拉力、移动距离的计算规律，属于基础题型，需准确区分各滑轮的特性。
【难度系数】
0.6
4 如图所示,不计摩擦、绳重及滑轮重,重为$G_1$、$G_2$的两个物体现在处于静止状态,则（
A.$G_1=2G_2$
B.$G_1=G_2$
C.$2G_1=G_2$
D.$G_1=3G_2$
A
）A.$G_1=2G_2$
B.$G_1=G_2$
C.$2G_1=G_2$
D.$G_1=3G_2$
答案
A 题图中是一定一动的滑轮组,可以将重为$G_2$的物体对绳子施加的拉力看作绳子末端的拉力F(该拉力大小等于$G_2$),重为$G_1$的物体被两段绳子吊着,不计摩擦、绳重及滑轮重,所以 $G_2=\frac{1}{2}G_1$,即 $G_1=2G_2$,故选A。
解析
【分析】首先观察图中的滑轮，右侧是定滑轮，定滑轮不省力，仅改变力的方向，因此绳子的拉力大小等于$G_2$；左侧是动滑轮，动滑轮可省力，不计滑轮重、绳重及摩擦时，动滑轮上有几段绳子，拉力就是对应物重的几分之一。本题中动滑轮上有2段绳子，结合$G_1$静止受力平衡，即可推导$G_1$与$G_2$的关系。
【解析】解：由图可知，右侧为定滑轮，定滑轮不省力，因此绳子自由端的拉力$F = G_2$；左侧为动滑轮，动滑轮上有2段绳子承担拉力，不计摩擦、绳重及滑轮重，动滑轮对$G_1$的拉力为$2F$。因为$G_1$处于静止状态，受力平衡，所以$G_1 = 2F = 2G_2$，故选项A正确，B、C、D错误。
【答案】A
【知识点】定滑轮特点、动滑轮特点、滑轮组省力计算
【点评】本题考查滑轮组的省力规律，核心是准确判断动滑轮上的绳子段数，属于基础力学题，是对滑轮知识的基础应用。
【难度系数】0.7
【解析】解：由图可知，右侧为定滑轮，定滑轮不省力，因此绳子自由端的拉力$F = G_2$；左侧为动滑轮，动滑轮上有2段绳子承担拉力，不计摩擦、绳重及滑轮重，动滑轮对$G_1$的拉力为$2F$。因为$G_1$处于静止状态，受力平衡，所以$G_1 = 2F = 2G_2$，故选项A正确，B、C、D错误。
【答案】A
【知识点】定滑轮特点、动滑轮特点、滑轮组省力计算
【点评】本题考查滑轮组的省力规律，核心是准确判断动滑轮上的绳子段数，属于基础力学题，是对滑轮知识的基础应用。
【难度系数】0.7
5 如图所示,用力F拉重为400 N的木箱在水平地面上做匀速直线运动,木箱受到的摩擦力为200 N,方向为水平向
右
（填“左”或“右”）;若木箱匀速运动了3 m,则绳子自由端移动的距离为6
m,拉力F为100
N。（不计滑轮重及绳与滑轮间的摩擦）答案
右 6 100
【解析】 第一空:滑动摩擦力的方向与木箱相对于地面滑动的方向相反,为水平向右。第二空:由题图可知,$n=2$,若木箱匀速运动了3 m,则绳子自由端移动的距离 $s=2s_{物}=2×3\ \mathrm{m}=6\ \mathrm{m}$。第三空:拉力 $F=\frac{1}{2}f=\frac{1}{2}×200\ \mathrm{N}=100\ \mathrm{N}$。
【解析】 第一空:滑动摩擦力的方向与木箱相对于地面滑动的方向相反,为水平向右。第二空:由题图可知,$n=2$,若木箱匀速运动了3 m,则绳子自由端移动的距离 $s=2s_{物}=2×3\ \mathrm{m}=6\ \mathrm{m}$。第三空:拉力 $F=\frac{1}{2}f=\frac{1}{2}×200\ \mathrm{N}=100\ \mathrm{N}$。
解析
【分析】
要解决本题，需分三步思考：1. 判断滑动摩擦力方向：滑动摩擦力方向与物体相对运动方向相反，先确定木箱的运动方向，即可得出摩擦力方向；2. 确定水平滑轮组的绳子段数：观察滑轮组，数出承担摩擦力的绳子段数n；3. 计算绳子自由端移动距离和拉力：水平滑轮组中，绳子自由端移动距离s=ns物，不计滑轮重及摩擦时，拉力F=f/n，结合已知条件计算即可。
【解析】
1. 摩擦力方向：木箱在水平地面上向左做匀速直线运动，滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，因此摩擦力方向为水平向右。
2. 绳子自由端移动距离：由题图可知，该水平滑轮组中，承担摩擦力的绳子段数n=2，木箱移动距离s物=3m，所以绳子自由端移动的距离s=ns物=2×3m=6m。
3. 拉力大小：不计滑轮重及绳与滑轮间的摩擦，水平滑轮组的拉力与摩擦力的关系为F=1/n f，已知摩擦力f=200N，因此拉力F=1/2×200N=100N。
【答案】
右；6；100
【知识点】
滑动摩擦力方向、水平滑轮组计算
【点评】
本题考查滑动摩擦力方向判断和水平滑轮组的应用，属于基础题型，需明确水平滑轮组中绳子段数的判断方法，以及拉力与摩擦力的关系，难度较低。
【难度系数】
0.6
要解决本题，需分三步思考：1. 判断滑动摩擦力方向：滑动摩擦力方向与物体相对运动方向相反，先确定木箱的运动方向，即可得出摩擦力方向；2. 确定水平滑轮组的绳子段数：观察滑轮组，数出承担摩擦力的绳子段数n；3. 计算绳子自由端移动距离和拉力：水平滑轮组中，绳子自由端移动距离s=ns物，不计滑轮重及摩擦时，拉力F=f/n，结合已知条件计算即可。
【解析】
1. 摩擦力方向：木箱在水平地面上向左做匀速直线运动，滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，因此摩擦力方向为水平向右。
2. 绳子自由端移动距离：由题图可知，该水平滑轮组中，承担摩擦力的绳子段数n=2，木箱移动距离s物=3m，所以绳子自由端移动的距离s=ns物=2×3m=6m。
3. 拉力大小：不计滑轮重及绳与滑轮间的摩擦，水平滑轮组的拉力与摩擦力的关系为F=1/n f，已知摩擦力f=200N，因此拉力F=1/2×200N=100N。
【答案】
右；6；100
【知识点】
滑动摩擦力方向、水平滑轮组计算
【点评】
本题考查滑动摩擦力方向判断和水平滑轮组的应用，属于基础题型，需明确水平滑轮组中绳子段数的判断方法，以及拉力与摩擦力的关系，难度较低。
【难度系数】
0.6
6 [2026 连云港期中] 请画出将物体拉起来的最省力的绕线方式。
答案
解析
【分析】要画出最省力的滑轮组绕线，需明确：滑轮组的省力程度由承担物重的绳子段数决定，段数越多越省力。本题有2个定滑轮和1个动滑轮，最多可让动滑轮上有3段绳子承担物重，因此需从动滑轮开始绕线，使动滑轮上的绳子段数最大，同时拉力方向符合人站在台上拉动的要求。
【解析】根据滑轮组省力原理，动滑轮上承担物重的绳子段数$n$越大，拉力$F=\frac{G}{n}$越小，越省力。本题滑轮组含2个定滑轮、1个动滑轮，最大$n=3$，绕线步骤：①从动滑轮的上端挂钩开始；②向左绕过左侧的定滑轮；③向下绕过动滑轮；④向右绕过右侧的定滑轮，末端由人向下拉动，此时动滑轮上有3段绳子，拉力最小，为最省力绕法。
【答案】
【知识点】滑轮组绕线、滑轮组省力规律
【点评】本题考查滑轮组最省力绕线的画法，核心是理解“承担物重的绳子段数越多越省力”，结合滑轮个数确定绕线起点和路径，难度适中。
【难度系数】0.6
【解析】根据滑轮组省力原理，动滑轮上承担物重的绳子段数$n$越大，拉力$F=\frac{G}{n}$越小，越省力。本题滑轮组含2个定滑轮、1个动滑轮，最大$n=3$，绕线步骤：①从动滑轮的上端挂钩开始；②向左绕过左侧的定滑轮；③向下绕过动滑轮；④向右绕过右侧的定滑轮，末端由人向下拉动，此时动滑轮上有3段绳子，拉力最小，为最省力绕法。
【答案】
【知识点】滑轮组绕线、滑轮组省力规律
【点评】本题考查滑轮组最省力绕线的画法，核心是理解“承担物重的绳子段数越多越省力”，结合滑轮个数确定绕线起点和路径，难度适中。
【难度系数】0.6
7 高空作业的工人使用了如图所示的装置进行升降。已知工人重600 N，吊篮和保洁材料的质量是15 kg，此时绳子自由端的拉力F为300 N。吊篮在拉力F的作用下，5 s匀速上升了1 m。g取10 N/kg，不计绳重和摩擦。
(1)吊篮和保洁材料的重力是多大？
(2)绳子自由端移动的速度是多大？
(3)若绳子能承受的最大拉力为400 N，则吊篮和保洁材料的最大重力是多少？
(1)吊篮和保洁材料的重力是多大？
(2)绳子自由端移动的速度是多大？
(3)若绳子能承受的最大拉力为400 N，则吊篮和保洁材料的最大重力是多少？
答案
解:(1)由 $G=mg$ 知,吊篮和保洁材料的重力
$G=mg=15\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=150\ \mathrm{N}$。
(2)由题图知,动滑轮上有三段绳子承重,绳子自由端移动的距离 $s=3h=3×1\ \mathrm{m}=3\ \mathrm{m}$,
绳子自由端移动的速度 $v=\frac{s}{t}=\frac{3\ \mathrm{m}}{5\ \mathrm{s}}=0.6\ \mathrm{m/s}$。
(3)根据题意知,动滑轮的重力
$G_{动}=3F-G_{人}-G=3×300\ \mathrm{N}-600\ \mathrm{N}-150\ \mathrm{N}=150\ \mathrm{N}$,
若绳子能承受的最大拉力为400 N,则吊篮和保洁材料的最大重力
$G'=3F'-G_{人}-G_{动}=3×400\ \mathrm{N}-600\ \mathrm{N}-150\ \mathrm{N}=450\ \mathrm{N}$。
$G=mg=15\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=150\ \mathrm{N}$。
(2)由题图知,动滑轮上有三段绳子承重,绳子自由端移动的距离 $s=3h=3×1\ \mathrm{m}=3\ \mathrm{m}$,
绳子自由端移动的速度 $v=\frac{s}{t}=\frac{3\ \mathrm{m}}{5\ \mathrm{s}}=0.6\ \mathrm{m/s}$。
(3)根据题意知,动滑轮的重力
$G_{动}=3F-G_{人}-G=3×300\ \mathrm{N}-600\ \mathrm{N}-150\ \mathrm{N}=150\ \mathrm{N}$,
若绳子能承受的最大拉力为400 N,则吊篮和保洁材料的最大重力
$G'=3F'-G_{人}-G_{动}=3×400\ \mathrm{N}-600\ \mathrm{N}-150\ \mathrm{N}=450\ \mathrm{N}$。
解析
【分析】
本题是滑轮组的综合应用问题，解题思路如下：(1)计算吊篮和保洁材料的重力，直接运用重力公式$G=mg$即可；(2)求绳子自由端速度时，需先确定动滑轮上承担总重的绳子段数，再根据$s=nh$算出绳子移动距离，最后用速度公式$v=\frac{s}{t}$求解；(3)求最大重力时，先根据当前拉力算出动滑轮重力，再利用最大拉力结合滑轮组拉力公式，算出总重力后减去人的重力和动滑轮重力，得到吊篮和材料的最大重力。
【解析】
(1) 已知吊篮和保洁材料的质量$m=15\ \mathrm{kg}$，根据重力公式$G=mg$，代入$g=10\ \mathrm{N/kg}$：
$G=mg=15\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=150\ \mathrm{N}$。
(2) 由题图可知，动滑轮上有3段绳子承重，即$n=3$。吊篮上升高度$h=1\ \mathrm{m}$，则绳子自由端移动的距离$s=3h=3×1\ \mathrm{m}=3\ \mathrm{m}$，已知时间$t=5\ \mathrm{s}$，根据速度公式：
$v=\frac{s}{t}=\frac{3\ \mathrm{m}}{5\ \mathrm{s}}=0.6\ \mathrm{m/s}$。
(3) 不计绳重和摩擦，滑轮组拉力公式为$F=\frac{G_{人}+G+G_{动}}{n}$，变形得动滑轮重力：
$G_{动}=3F - G_{人} - G=3×300\ \mathrm{N}-600\ \mathrm{N}-150\ \mathrm{N}=150\ \mathrm{N}$。
当绳子最大拉力$F'=400\ \mathrm{N}$时，总重力$G_{总}'=3F'=3×400\ \mathrm{N}=1200\ \mathrm{N}$，则吊篮和保洁材料的最大重力：
$G'=G_{总}'-G_{人}-G_{动}=1200\ \mathrm{N}-600\ \mathrm{N}-150\ \mathrm{N}=450\ \mathrm{N}$。
【答案】
(1)150 N；(2)0.6 m/s；(3)450 N
【知识点】
重力计算、滑轮组应用、速度计算
【点评】
本题结合高空作业实际场景，考查重力公式、滑轮组拉力与速度的计算，需准确判断动滑轮的绳子段数，理解不计绳重和摩擦时滑轮组的受力关系，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题是滑轮组的综合应用问题，解题思路如下：(1)计算吊篮和保洁材料的重力，直接运用重力公式$G=mg$即可；(2)求绳子自由端速度时，需先确定动滑轮上承担总重的绳子段数，再根据$s=nh$算出绳子移动距离，最后用速度公式$v=\frac{s}{t}$求解；(3)求最大重力时，先根据当前拉力算出动滑轮重力，再利用最大拉力结合滑轮组拉力公式，算出总重力后减去人的重力和动滑轮重力，得到吊篮和材料的最大重力。
【解析】
(1) 已知吊篮和保洁材料的质量$m=15\ \mathrm{kg}$，根据重力公式$G=mg$，代入$g=10\ \mathrm{N/kg}$：
$G=mg=15\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=150\ \mathrm{N}$。
(2) 由题图可知，动滑轮上有3段绳子承重，即$n=3$。吊篮上升高度$h=1\ \mathrm{m}$，则绳子自由端移动的距离$s=3h=3×1\ \mathrm{m}=3\ \mathrm{m}$，已知时间$t=5\ \mathrm{s}$，根据速度公式：
$v=\frac{s}{t}=\frac{3\ \mathrm{m}}{5\ \mathrm{s}}=0.6\ \mathrm{m/s}$。
(3) 不计绳重和摩擦，滑轮组拉力公式为$F=\frac{G_{人}+G+G_{动}}{n}$，变形得动滑轮重力：
$G_{动}=3F - G_{人} - G=3×300\ \mathrm{N}-600\ \mathrm{N}-150\ \mathrm{N}=150\ \mathrm{N}$。
当绳子最大拉力$F'=400\ \mathrm{N}$时，总重力$G_{总}'=3F'=3×400\ \mathrm{N}=1200\ \mathrm{N}$，则吊篮和保洁材料的最大重力：
$G'=G_{总}'-G_{人}-G_{动}=1200\ \mathrm{N}-600\ \mathrm{N}-150\ \mathrm{N}=450\ \mathrm{N}$。
【答案】
(1)150 N；(2)0.6 m/s；(3)450 N
【知识点】
重力计算、滑轮组应用、速度计算
【点评】
本题结合高空作业实际场景，考查重力公式、滑轮组拉力与速度的计算，需准确判断动滑轮的绳子段数，理解不计绳重和摩擦时滑轮组的受力关系，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】
0.6
