(新課改省份專用)2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)(十九)功能關(guān)系 能量守恒定律(含解析).doc
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課時(shí)跟蹤檢測(cè)(十九) 功能關(guān)系 能量守恒定律 A卷——基礎(chǔ)保分專練 1.物體在豎直方向上分別做了勻速上升、加速上升和減速上升三種運(yùn)動(dòng)。在這三種情況下物體機(jī)械能的變化情況是( ) A.勻速上升機(jī)械能不變,加速上升機(jī)械能增加,減速上升機(jī)械能減小 B.勻速上升和加速上升機(jī)械能增加,減速上升機(jī)械能減小 C.勻速上升和加速上升機(jī)械能增加,減速上升機(jī)械能可能增加,可能減少,也可能不變 D.三種情況中,物體的機(jī)械能均增加 解析:選C 無論物體向上加速運(yùn)動(dòng)還是向上勻速運(yùn)動(dòng),除重力外,其他外力一定對(duì)物體做正功,物體機(jī)械能都增加;物體向上減速運(yùn)動(dòng)時(shí),除重力外,物體受到的其他外力不確定,故無法確定其機(jī)械能的變化,C正確。 2.如圖所示,水平平臺(tái)上放置一長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的均勻木板。木板右端距離平臺(tái)邊緣為s,木板與臺(tái)面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g。現(xiàn)對(duì)木板施加水平推力,要使木板脫離平臺(tái),推力做功的最小值為( ) A.μmg(L+s) B.μmg C.μmg(L-s) D.μmg 解析:選B 要使木板脫離平臺(tái),即讓木板的重心脫離平臺(tái),則木板運(yùn)動(dòng)的距離為+s,需要克服摩擦力做功為Wf=μmg,即推力做功的最小值為μmg,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。 3.滑塊靜止于光滑水平面上,與之相連的輕質(zhì)彈簧處于自然伸直狀態(tài)。現(xiàn)用恒定的水平外力F作用于彈簧右端,在向右移動(dòng)一段距離的過程中拉力F做了10 J的功。在上述過程中( ) A.彈簧的彈性勢(shì)能增加了10 J B.滑塊的動(dòng)能增加了10 J C.滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加了10 J D.滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 解析:選C 拉力F做功的同時(shí),彈簧伸長(zhǎng),彈簧的彈性勢(shì)能增大,滑塊向右加速運(yùn)動(dòng),滑塊動(dòng)能增加,由功能關(guān)系可知,拉力做功等于滑塊的動(dòng)能與彈簧彈性勢(shì)能的增加量之和,C正確,A、B、D均錯(cuò)誤。 4.(2019大理質(zhì)檢)如圖所示,一表面光滑的木板可繞固定的水平軸O轉(zhuǎn)動(dòng)。木板從水平位置OA轉(zhuǎn)到OB位置的過程中,木板上重為5 N的物塊從靠近轉(zhuǎn)軸的位置由靜止開始滑到圖中虛線所示位置。在這一過程中,物塊的重力勢(shì)能減少了4 J。以下說法正確的是(取g=10 m/s2)( ) A.物塊的豎直高度降低了0.8 m B.由于木板轉(zhuǎn)動(dòng),物塊下降的豎直高度必大于0.8 m C.物塊獲得的動(dòng)能為4 J D.由于木板轉(zhuǎn)動(dòng),物塊的機(jī)械能必定增加 解析:選A 由重力勢(shì)能的表達(dá)式Ep=mgh,重力勢(shì)能減少了4 J,而mg=5 N,故h=0.8 m,A項(xiàng)正確、B項(xiàng)錯(cuò)誤;木板轉(zhuǎn)動(dòng),木板的支持力對(duì)物塊做負(fù)功,則物塊的機(jī)械能必定減少,物塊獲得的動(dòng)能小于4 J,故C、D項(xiàng)均錯(cuò)誤。 5.(多選)重物m系在上端固定的輕彈簧下端,用手托起重物,使彈簧處于豎直方向。彈簧的長(zhǎng)度等于原長(zhǎng)時(shí),突然松手。重物下落的過程中,對(duì)于重物、彈簧和地球組成的系統(tǒng),下列說法正確的是(彈簧始終在彈性限度內(nèi)變化)( ) A.重物的動(dòng)能最大時(shí),重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的總和最小 B.重物的重力勢(shì)能最小時(shí),動(dòng)能最大 C.彈簧的彈性勢(shì)能最大時(shí),重物的動(dòng)能最小 D.重物的重力勢(shì)能最小時(shí),彈簧的彈性勢(shì)能最大 解析:選ACD 重物下落過程中,只發(fā)生動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,所以當(dāng)動(dòng)能最大時(shí),重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的總和最小,A正確;當(dāng)重物的重力勢(shì)能最小時(shí),重物應(yīng)下落到最低點(diǎn),其速度為零,動(dòng)能最小,此時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量最大,彈性勢(shì)能最大,故B錯(cuò)誤,C、D正確。 6.如圖所示,長(zhǎng)為L(zhǎng)的小車置于光滑的水平面上,小車前端放一小物塊。用大小為F的水平力將小車向右拉動(dòng)一段距離s,物塊剛好滑到小車的左端。物塊與小車間的摩擦力為Ff。在此過程中( ) A.系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能為FfL B.系統(tǒng)增加的機(jī)械能為Fs C.物塊增加的動(dòng)能為FfL D.小車增加的動(dòng)能為Fs-FfL 解析:選A 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過程的示意圖如圖所示,系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能應(yīng)為滑動(dòng)摩擦力乘以物體間的相對(duì)位移,即FfL,故A正確;根據(jù)功能關(guān)系,外力對(duì)系統(tǒng)做的功應(yīng)等于系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能與機(jī)械能增量之和,即Fs=ΔE總+FfL,故B錯(cuò)誤;根據(jù)動(dòng)能定理,合外力對(duì)物塊做的功等于物塊增加的動(dòng)能,即Ff(s-L),C錯(cuò)誤;根據(jù)動(dòng)能定理,合外力對(duì)小車做的功等于小車動(dòng)能的增量,即Fs-Ffs=ΔEk車,故D錯(cuò)誤。 7.(2018長(zhǎng)春模擬)如圖所示,水平傳送帶以v=2 m/s的速率勻速運(yùn)行,上方漏斗每秒將40 kg的煤粉豎直放到傳送帶上,然后一起隨傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)。如果要使傳送帶保持原來的速率勻速運(yùn)行,則電動(dòng)機(jī)應(yīng)增加的功率為( ) A.80 W B.160 W C.400 W D.800 W 解析:選B 由功能關(guān)系,電動(dòng)機(jī)增加的功率用于使單位時(shí)間內(nèi)落在傳送帶上的煤粉獲得的動(dòng)能以及煤粉相對(duì)傳送帶滑動(dòng)過程中產(chǎn)生的熱量,所以ΔPt=mv2+Q,傳送帶做勻速運(yùn)動(dòng),而煤粉相對(duì)地面做勻加速運(yùn)動(dòng)過程中的平均速度為傳送帶速度的一半,所以煤粉相對(duì)傳送帶的位移等于相對(duì)地面的位移,故Q=fΔx=fx=mv2,解得ΔP=160 W,B項(xiàng)正確。 8.(2019重慶調(diào)研)一物體僅受重力和豎直向上的拉力作用,沿豎直方向向上做減速運(yùn)動(dòng)。此過程中物體速度的平方和上升高度的關(guān)系如圖所示。若取h=0處為重力勢(shì)能等于零的參考平面,則此過程中物體的機(jī)械能隨高度變化的圖像可能正確的是( ) 解析:選D 拉力豎直向上,與物體的位移方向相同,則拉力對(duì)物體做正功,由功能關(guān)系知物體的機(jī)械能增加,故A、B錯(cuò)誤。由勻變速運(yùn)動(dòng)的速度位移關(guān)系公式v2-v02=2ah得:v2=v02+2ah,由數(shù)學(xué)知識(shí)可知,v2 h圖像的斜率等于2a,直線的斜率一定,則知物體的加速度a一定,因此物體向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律知拉力恒定。由功能關(guān)系知:FΔh=ΔE,即得=F,所以Eh圖像的斜率等于拉力F,F(xiàn)一定,因此Eh圖像應(yīng)是向上傾斜的直線,故C錯(cuò)誤,D正確。 9.(多選)水平長(zhǎng)直軌道上緊靠放置n個(gè)質(zhì)量為m可看成質(zhì)點(diǎn)的物塊,物塊間用長(zhǎng)為l的細(xì)線連接。開始處于靜止?fàn)顟B(tài),軌道與物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。用水平恒力F拉動(dòng)物塊1開始運(yùn)動(dòng),到連接第n個(gè)物塊的線剛好拉直時(shí)整體速度正好為零。下列判斷正確的是( ) A.拉力F所做功為nFl B.系統(tǒng)克服摩擦力做功為 C.F> D.(n-1)μmg<F<nμmg 解析:選BC 物塊1的位移為(n-1)l,則拉力F所做功為WF=F(n-1)l=(n-1)Fl,故A錯(cuò)誤。系統(tǒng)克服摩擦力做功為Wf=μmgl+…+μmg(n-2)l+μmg(n-1)l=,故B正確。據(jù)題,連接第n個(gè)物塊的線剛好拉直時(shí)整體速度正好為零,假設(shè)沒有動(dòng)能損失,由動(dòng)能定理有WF=Wf,解得F=;現(xiàn)由于繩子繃緊瞬間系統(tǒng)有動(dòng)能損失,所以根據(jù)功能關(guān)系可知F>,故C正確,D錯(cuò)誤。 10.“彈弓”一直是孩子們最喜愛的彈射類玩具之一。其構(gòu)造如圖所示,橡皮筋兩端點(diǎn)A、B固定在把手上,橡皮筋A(yù)CB恰好處于原長(zhǎng)狀態(tài),在C處(AB連線的中垂線上)放一固體彈丸,一手執(zhí)把,另一手將彈丸拉至D點(diǎn)放手,彈丸就會(huì)在橡皮筋的作用下迅速發(fā)射出去,打擊目標(biāo)。現(xiàn)將彈丸豎直向上發(fā)射,已知E是CD中點(diǎn),則( ) A.從D到C,彈丸的機(jī)械能守恒 B.從D到C,彈丸的動(dòng)能一直在增大 C.從D到C,彈丸的機(jī)械能先增大后減小 D.從D到E彈丸增加的機(jī)械能大于從E到C彈丸增加的機(jī)械能 解析:選D 從D到C,橡皮筋對(duì)彈丸做正功,彈丸機(jī)械能一直在增加,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤;從D到E橡皮筋作用在彈丸上的合力大于從E到C橡皮筋作用在彈丸上的合力,兩段高度相等,所以DE段橡皮筋對(duì)彈丸做功較多,即機(jī)械能增加的較多,選項(xiàng)D正確;在CD連線中的某一處,彈丸受力平衡,所以從D到C,彈丸的速度先增大后減小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。 11.(2019保定六校聯(lián)考)如圖所示,傳送帶與地面的夾角θ=37,A、B兩端間距L=16 m。傳送帶以速度v=10 m/s沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng),物體m=1 kg,無初速度地放置于A端,它與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5。試求:(sin 37=0.6,cos 37=0.8) (1)物體由A端運(yùn)動(dòng)到B端的時(shí)間; (2)系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的熱量。 解析:(1)物體剛放上傳送帶時(shí)受到沿斜面向下的滑動(dòng)摩擦力,由牛頓第二定律得 mgsin θ+μmgcos θ=ma1 設(shè)物體經(jīng)時(shí)間t1加速到與傳送帶同速,則 v=a1t1,x1=a1t12 解得a1=10 m/s2,t1=1 s,x1=5 m 設(shè)物體與傳送帶同速后再經(jīng)過時(shí)間t2到達(dá)B端,因mgsin θ>μmgcos θ,故當(dāng)物體與傳送帶同速后,物體將繼續(xù)加速,由牛頓第二定律得mgsin θ-μmgcos θ=ma2 L-x1=vt2+a2t22 解得t2=1 s 故物體由A端運(yùn)動(dòng)到B端的時(shí)間 t=t1+t2=2 s。 (2)物體與傳送帶間的相對(duì)位移 x相=(vt1-x1)+(L-x1-vt2)=6 m 故Q=μmgcos θx相=24 J。 答案:(1)2 s (2)24 J 12.如圖所示裝置由AB、BC、CD三段軌道組成,軌道交接處均由很小的圓弧平滑連接,其中軌道AB、CD段是光滑的,水平軌道BC的長(zhǎng)度s=5 m,軌道CD足夠長(zhǎng)且傾角θ=37,A、D兩點(diǎn)離軌道BC的高度分別為h1=4.30 m、h2=1.35 m?,F(xiàn)讓質(zhì)量為m的小滑塊自A點(diǎn)由靜止釋放。已知小滑塊與軌道BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,重力加速度g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8。求: (1)小滑塊第一次到達(dá)D點(diǎn)時(shí)的速度大小; (2)小滑塊最終停止的位置距B點(diǎn)的距離。 解析:(1)小滑塊從A→B→C→D過程中,由動(dòng)能定理得 mg(h1-h(huán)2)-μmgs=mvD2-0 代入數(shù)據(jù)解得:vD=3 m/s。 (2)對(duì)小滑塊運(yùn)動(dòng)全過程應(yīng)用動(dòng)能定理,設(shè)小滑塊在水平軌道上運(yùn)動(dòng)的總路程為s總,有:mgh1=μmgs總 代入數(shù)據(jù)解得:s總=8.6 m 故小滑塊最終停止的位置距B點(diǎn)的距離為 2s-s總=1.4 m。 答案:(1)3 m/s (2)1.4 m B卷——重難增分專練 1.如圖所示,圓柱形的容器內(nèi)有若干個(gè)長(zhǎng)度不同、粗糙程度相同的直軌道,它們的下端均固定于容器底部圓心O,上端固定在容器側(cè)壁。若相同的小球以同樣的速率,從點(diǎn)O沿各軌道同時(shí)向上運(yùn)動(dòng)。對(duì)它們向上運(yùn)動(dòng)過程,下列說法正確的是( ) A.小球動(dòng)能相等的位置在同一水平面上 B.小球重力勢(shì)能相等的位置不在同一水平面上 C.運(yùn)動(dòng)過程中同一時(shí)刻,小球處在同一球面上 D.當(dāng)小球在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的摩擦熱相等時(shí),小球的位置不在同一水平面上 解析:選D 小球從底端開始,運(yùn)動(dòng)到同一水平面,小球克服重力做的功相同,克服摩擦力做的功不同,動(dòng)能一定不同,A項(xiàng)錯(cuò)誤。小球的重力勢(shì)能只與其高度有關(guān),故重力勢(shì)能相等時(shí),小球一定在同一水平面上,B項(xiàng)錯(cuò)誤。若運(yùn)動(dòng)過程中同一時(shí)刻,小球處于同一球面上,t=0時(shí),小球位于O點(diǎn),即O為球面上一點(diǎn);設(shè)某直軌道與水平面的夾角為θ,則小球在時(shí)間t0內(nèi)的位移x0=vt0-(gsin θ+μgcos θ)t02,由于球的半徑R=與θ有關(guān),故小球一定不在同一球面上,C項(xiàng)錯(cuò)誤。小球運(yùn)動(dòng)過程中,摩擦產(chǎn)生的熱量等于克服摩擦力所做的功,即Q=μmgcos θ=μmghcot θ,傾角θ不同時(shí)高度h不同,D項(xiàng)正確。 2.極限跳傘是世界上流行的空中極限運(yùn)動(dòng)。如圖所示,它的獨(dú)特魅力在于跳傘者可以從正在飛行的各種飛行器上跳下,也可以從固定在高處的器械、陡峭的山頂、高地甚至建筑物上縱身而下,并且通常起跳后傘并不是馬上自動(dòng)打開,而是由跳傘者自己控制開傘時(shí)間。傘打開前可看成是自由落體運(yùn)動(dòng),打開傘后減速下降,最后勻速下落。用h表示人下落的高度,t表示下落的時(shí)間,Ep表示人的重力勢(shì)能,Ek表示人的動(dòng)能,E表示人的機(jī)械能,v表示人下落的速度,如果打開傘后空氣阻力與速度平方成正比,則下列圖像可能正確的是( ) 解析:選B 重力勢(shì)能與人下落的高度呈線性關(guān)系,故A錯(cuò)誤。人先做自由落體運(yùn)動(dòng),機(jī)械能守恒,可得Ek=ΔEp=mgh,動(dòng)能與下落的高度成正比;打開降落傘后人做減速運(yùn)動(dòng),隨速度的減小,阻力減小,由牛頓第二定律可知,人做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),最后當(dāng)阻力與重力大小相等后,人做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以動(dòng)能先減小得快,后減小得慢,當(dāng)阻力與重力大小相等后,動(dòng)能不再發(fā)生變化,而機(jī)械能繼續(xù)減小,故B正確,C、D錯(cuò)誤。 3.如圖所示,一輕彈簧左端固定在長(zhǎng)木板M的左端,右端與小木塊m連接,且m與M及M與地面間接觸光滑。開始時(shí),m和M均靜止,現(xiàn)同時(shí)對(duì)m、M施加等大反向的水平恒力F1和F2。從兩物體開始運(yùn)動(dòng)以后的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,彈簧形變不超過其彈性限度。對(duì)于m、M和彈簧組成的系統(tǒng),下列說法正確的是( ) A.由于F1、F2等大反向,故系統(tǒng)機(jī)械能守恒 B.當(dāng)彈簧彈力大小與F1、F2大小相等時(shí),m、M各自的動(dòng)能最大,此時(shí)系統(tǒng)機(jī)械能最大 C.在運(yùn)動(dòng)的過程中,m、M動(dòng)能的變化量加上彈簧彈性勢(shì)能的變化量等于F1、F2做功的代數(shù)和 D.在運(yùn)動(dòng)過程中m的最大速度一定大于M的最大速度 解析:選C 由于F1、F2對(duì)m、M都做正功,故系統(tǒng)機(jī)械能增加,則系統(tǒng)機(jī)械能不守恒,故A錯(cuò)誤;當(dāng)彈簧彈力大小與F1、F2大小相等時(shí),M和m受力平衡,加速度減為零,此時(shí)速度達(dá)到最大值,故各自的動(dòng)能最大,F(xiàn)1和F2可繼續(xù)對(duì)系統(tǒng)做功,系統(tǒng)機(jī)械能還可以繼續(xù)增大,故此時(shí)系統(tǒng)機(jī)械能不是最大,故B錯(cuò)誤;在運(yùn)動(dòng)的過程中,根據(jù)除重力和彈簧彈力以外的力對(duì)系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的變化量可知,m、M動(dòng)能的變化量加上彈簧彈性勢(shì)能的變化量等于F1、F2做功的代數(shù)和,故C正確;由于不知道M和m質(zhì)量大小的關(guān)系,所以不能判斷最大速度的大小,故D錯(cuò)誤。 4.(多選)如圖所示,傾角θ=30的固定斜面上固定著擋板,輕彈簧下端與擋板相連,彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)上端位于D點(diǎn)。用一根不可伸長(zhǎng)的輕繩通過輕質(zhì)光滑定滑輪連接物體A和B,使滑輪左側(cè)輕繩始終與斜面平行,初始時(shí)A位于斜面的C點(diǎn),C、D兩點(diǎn)間的距離為L(zhǎng)。現(xiàn)由靜止同時(shí)釋放A、B,物體A沿斜面向下運(yùn)動(dòng),將彈簧壓縮到最短的位置E點(diǎn)(彈簧在彈性限度內(nèi)),D、E兩點(diǎn)間的距離為。若A、B的質(zhì)量分別為4m和m,A與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=,不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g,整個(gè)過程中,輕繩始終處于伸直狀態(tài),則( ) A.A在從C至E的過程中,先做勻加速運(yùn)動(dòng),后做勻減速運(yùn)動(dòng) B.A在從C至D的過程中,加速度大小為g C.彈簧的最大彈性勢(shì)能為mgL D.彈簧的最大彈性勢(shì)能為mgL 解析:選BD 對(duì)A、B整體從C到D的過程受力分析,根據(jù)牛頓第二定律得a==g,從D點(diǎn)開始A與彈簧接觸,壓縮彈簧,彈簧被壓縮到E點(diǎn)的過程中,彈簧的彈力是變力,則加速度是變化的,所以A在從C至E的過程中,先做勻加速運(yùn)動(dòng),后做變加速運(yùn)動(dòng),最后做變減速運(yùn)動(dòng),直到速度為零,故A錯(cuò)誤,B正確;當(dāng)A的速度為零時(shí),彈簧被壓縮到最短,此時(shí)彈簧彈性勢(shì)能最大,整個(gè)過程中對(duì)A、B整體應(yīng)用動(dòng)能定理得4mgL+sin 30-mg-μ4mgcos 30-W彈=0,解得W彈=mgL,則彈簧具有的最大彈性勢(shì)能Ep=W彈=mgL,故C錯(cuò)誤,D正確。 5.(多選)水平地面上固定有兩個(gè)高度相同的粗糙斜面體甲和乙,斜面長(zhǎng)分別為s、L1,如圖所示。兩個(gè)完全相同的小滑塊A、B可視為質(zhì)點(diǎn),同時(shí)由靜止開始從甲、乙兩個(gè)斜面的頂端釋放,小滑塊A一直沿斜面甲滑到底端C點(diǎn),而小滑塊B沿斜面乙滑到底端P點(diǎn)后又沿水平面滑行距離L2到D點(diǎn)(小滑塊B在P點(diǎn)從斜面滑到水平面時(shí)速度大小不變),且s=L1+L2。小滑塊A、B與兩個(gè)斜面以及水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,則( ) A.滑塊A到達(dá)底端C點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能一定比滑塊B到達(dá)D點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能小 B.兩個(gè)滑塊在斜面上加速下滑的過程中,到達(dá)同一高度時(shí),動(dòng)能可能相同 C.A、B兩個(gè)滑塊從斜面頂端分別運(yùn)動(dòng)到C、D的過程中,滑塊A重力做功的平均功率小于滑塊B重力做功的平均功率 D.A、B兩個(gè)滑塊從斜面頂端分別運(yùn)動(dòng)到C、D的過程中,由于克服摩擦而產(chǎn)生的熱量一定相同 解析:選AC 根據(jù)動(dòng)能定理,滑塊A由甲斜面頂端到達(dá)底端C點(diǎn)的過程,mgh-μmgcos αs=mvC2,滑塊B由乙斜面頂端到達(dá)D點(diǎn)的過程,mgh-μmgcos βL1-μmgL2=mvD2,又s=L1+L2,根據(jù)幾何關(guān)系得scos α>L1cos β+L2,所以mvC2- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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