2020版高考物理一轮复习全程训练计划周测九电磁感应交变电流含解析20190429348.wps

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1、电磁感应 交变电流 夯基提能卷 立足于练题型悟技法保底分 (本试卷满分 95 分) 一、选择题(本题包括 8 小题,每小题 6 分,共 48分在每小题给出的四个选项中,有的 小题只有一个选项是正确的,有的小题有多个选项是正确的全部选对的得 6 分,选不全的得 3 分,有选错或不答的得 0 分) 12019云南曲靖一中质检物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识,推动了科学 技术的创新和革命,促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步下列表述正确的是( ) A电磁感应现象是洛伦兹最先发现的 B电动机是利用电磁感应原理,将机械能转化为电能 C楞次最先发现了电流的磁效应 D感应电流遵从楞次定律所描述的方向,

2、这是能量守恒定律的必然结果 答案:D 解析:电磁感应现象是法拉第最先发现的,选项 A 错误;发电机是利用电磁感应原理,将 机械能转化为电能的,选项 B 错误;奥斯特最先发现了电流的磁效应,选项 C 错误;电磁感应 现象是闭合电路中产生了电流,是其他形式的能转化为电能,楞次定律是能量守恒定律在电磁 感应现象中的具体体现,感应电流的磁场总要阻碍引起它的磁通量的变化,感应电流具有的以 及消耗的能,必须从引起磁通量变化的外界获取,要在回路中维持一定的感应电流,外界必须 消耗一定的能量,选项 D 正确 22019上海普陀区模拟某教室墙上有一朝南的钢窗,当把钢窗左侧向外推开时,下 列说法正确的是( ) A

3、穿过窗框的地磁场的磁通量变大 B穿过窗框的地磁场的磁通量不变 C从推窗人的角度看,窗框中的感应电流方向是逆时针 D从推窗人的角度看,窗框中的感应电流方向是顺时针 答案:C 解 析:地磁场由南向北,当朝南的钢窗向外推开时,钢窗平面与磁场平行时,没有磁感线 穿过钢窗平面,穿过钢窗平面的磁通量为 0.根据楞次定律,穿过窗框平面的磁通量减小,从推 1 窗人的角度看,窗框中产生的感应电流的方向为逆时针,故选项 C 正确,A、B、D 错误 32019山西清徐中学模拟在匀强磁场中,有两条平行金属导轨 a、b,磁场方向垂直 a、b 所在的平面向下,c、d 为串接有电流表、电压表的两金属棒,如图所示,两棒以相同

4、的 水平速度向右匀速运动,则以下结论正确的是( ) A电压表有读数,电流表没有读数 B电压表有读数,电流表也有读数 C电压表无读数,电流表有读数 D电压表无读数,电流表也无读数 答案:D 解 析:当两棒以相同的水平速度向右匀速运动时,回路的磁通量不变,没有感应电流产生, 电流表没有读数电压表是由电流表改装而成的,核心的部件是电流表,没有电流,指针不偏 转,电压表也没有读数A、B、C 错误,故 D 正确 4. 2019山东泰安模拟如图在竖直方向上的两个匀强磁场 B1和 B2中,各放入一个完全一 样的水平金属圆盘 a 和 b,它们可绕竖直轴自由转动用导线将 a 盘中心与 b 盘边缘相连,b 盘中心

5、与 a 盘边缘相连从上向下看,当 a 盘顺时针转动时( ) Ab 盘总是逆时针转动 B若 B1、B2同向,b 盘顺时针转动 C若 B1、B2反向,b 盘顺时针转动 Db 盘总是顺时针转动 答案:C 解析:若 B1、B2都竖直向上,从上向下看,当 a 盘顺时针转动时,其半径切割磁感线, 感应电流从 aObOa;b 盘电流从 bO,根据左手定则,安培力沿逆时针 方向(俯视);若 B1、B2都竖直向下,从上向下看,当 a 盘顺时针转动时,其半径切割磁感线, 感应电流从 OaObO;b 盘电流从 Ob,根据左手定则,安培力沿逆时针方 向(俯视);若 B1向上,B2向下,从上向下看,当 a 盘顺时针转动

6、时,其半径切割磁感线,感 2 应电流从 aObOa;b 盘电流从 bO,根据左手定则,安培力沿顺时针方 向(俯视);若 B1向下,B2向上,从上向下看,当 a 盘顺时针转动时,其半径切割磁感线,感 应电流从 OaObO;b 盘电流从 Ob,根据左手定则,安培力沿顺时针方向(俯 视)故 A、B、D 错误C 正确 52019北京通州区摸底如图甲所示,在垂直纸面向里的匀强磁场中,一个单匝线圈 与一个电容器相连,线圈平面与匀强磁场垂直,电容器的电容 C60 F,穿过线圈的磁通量 随时间 t 的变化规律如图乙所示,下列说法正确的是( ) A电容器下极板电势高于上极板 B线圈中磁通量的变化率为 3 Wb/

7、s C电容器两极板间电压为 2.0 V D电容器所带电荷量为 120 C 答案:C 解析:根据楞次定律,可判断出电容器上极板电势高于下极板,A 错误;根据图象可得线 62 圈中磁通量的变化率为 Wb/s2 Wb/s,B 错误;根据法拉第电磁感应定律有 En t 2 2.0 V,C 正确;根据 QCU,可得电容器所带电荷量为 Q601062.0 C1.2010 t 4 C,D 错误 6. 2019四川广安等四市检测如图所示,总电阻为 R 的金属丝围成的单匝闭合直角三角形 PQM 线圈,P30,PQL,QM 边水平圆形虚线与三角形 PQM 相切于 Q、D 两点,该区域 内有垂直纸面向里的匀强磁场,

8、磁感应强度 B 随时间 t 变化关系为 BB0kt(k0,B00),则 t0 时,PQ 边所受的安培力( ) B0kL3 A方向向右,大小为 27R B0kL3 B方向向左,大小为 27R 3 B0kL3 C方向向右,大小为 18R B0kL3 D方向向左,大小为 18R 答案:A 解析:由楞次定律可知,PQM 中感应电流为逆时针方向,PQ 边的电流方向由 P 到 Q,由 L 左 手定则可知,PQ 所受的安培力方向向右;圆形磁场的半径为 rLtan30tan30 ,则 3 1 L (3 )2 E B S kL2 2 线圈中的感应电流大小 I k ,则 PQ 边所受安培力 FBI2r R t R

9、 R 18R kL2 2L kL3B0 B0 ,故 A 正确,B、C、D 错误 18R 3 27R 72019福建漳州检测(多选)如图,理想变压器的原线圈与二极管一起接在 u220 2 sin100t(V)的交流电源上,副线圈接有 R55 的电阻,原、副线匝数比为 2:1.假设该 二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大,电流表为理想电表,则( ) A交流电源的频率为 100 Hz B副线圈的输出功率为 110 W C变压器的输入功率等于输出功率 D电流表的读数为 1 A 答案:BC 100 解 析:交流电源的频率为 f Hz50 Hz.选项 A 错误;交流电源电压的有效值 2 2 U21 U2

10、 T U 为 U220 V,设原线圈输入电压有效值为 U1,则 T ,解得 U1 110 V,则副线 2 R R 2 2 1 U 55 22 2 圈电压有效值为 U2 U155 V,副线圈的输出功率 P2 W110 W,选项 B 正确; 2 2 R 55 U2 55 2 理想变压器 的输入功率等于输出功率,选项 C 正确;电流表的读数为 I2 A A, 2 R 55 选项 D 错误 8. 如图所示为一理想变压器,其原线圈与副线圈的匝数比 n1:n23:1,a、b、c、d 4 为 4 个完全相同的小灯泡,E 为输出电压有效值恒定的交流电源,S 为单刀双掷开关已知当 S 向上闭合时,b、c、d 三

11、个小灯泡都能正常发光,则当 S 向下闭合时( ) A4 个小灯泡都能正常发光 B4 个小灯泡都比正常发光时要暗 Ca 能正常发光,b、c、d 比正常发光时要暗 Db、c、d 能正常发光,a 比正常发光时要暗 答案:B 解析:设灯泡的额定电压为 U,则电源的电压 E3U,当 S 向下闭合时,设 b、c、d 灯泡 两端的电压为 U,灯泡 b、c、d 中的电流均为 I,则根据电流与匝数成反比可知 a 灯泡中的 电流为 I,则 a 灯泡两端的电压为 U,则 E4U,所以 UR2,不计线圈 L 的直流电阻,A 为理想电流表在 某一时刻 t1突然断开开关 S,则通过电流表的电流 I 随时间 t 变化的图线

12、可能是( ) 8 答案:D 解析:原先开关 S 闭合,电路处于稳定状态时,通过两电阻的电流大小分别为 I1、I2,且 由 R1R2可知 I1I2,断开开关,原来通过 R1的电流 I1立即消失,自感线圈阻碍自身电流变化, 瞬间产生的感应电流 I2流过电阻 R1,其方向与原来流过电阻 R1的电流方向相反,该电流逐渐 减小最后为 0.选项 D 正确,A、B、C 错误 32019江西抚州模拟(多选)电磁炉采用感应电流(涡流)加热的原理,通过电子线路 产生交变磁场,把铁锅放在炉面上时,在铁锅底部产生交变的电流以加热食品等它具有升温 快、效率高、体积小、安全性好等优点下列关于电磁炉的说法中正确的是( )

13、A电磁炉面板可采用陶瓷材料,发热部分为铁锅底部 B电磁炉面板可采用金属材料,通过面板发热加热锅内食品 C电磁炉可以用陶瓷器皿作为锅具对食品加热 D可以通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率 答案:AD 解 析:电磁炉面板如果用金属材料制成,使用电磁炉时,面板材料发生电磁感应要损失电 能,电磁炉面板要用绝缘材料制作,发热部分为铁锅底部,如以陶瓷器皿等绝缘材料为锅体, 则不能产生涡流,起不到加热作用,故 A 正确,B、C 错误;锅体中涡流的强弱与磁场变化的频 率有关,故 D 正确 4. 2019四川成都七中诊断如图,EOF 和 EOF为空间一匀强磁场的边界,其中 EOEO,FOFO且 EOOF,

14、OO为EOF 的角平分线,O、O间的距离为 L,磁场方 9 向垂直于纸面向里,一边长为 L 的正方形导线框沿 OO 方向匀速通过磁场,t0 时刻恰好位 于图示位置,规定导线框中感应电流沿逆时针方向为正,则感应电流 i 随时间 t 变化的图象可 能正确的是( ) 答案:C 解 析:在整个正方形导线框通过磁场的过程中,切割磁感线的边框为两竖直边框,两水平 边框不切割磁感线由于正方形导线框沿 OO 方向匀速通过磁场,则有:从开始到左边框 到达 O之前,导线框进入磁场切割磁感线的有效长度随时间均匀增加根据 EBLv 得出感应 电动势随时间也均匀增加,由于电阻不变,所以感应电流 i 也随时间均匀增加根据

15、右手定则 判断出感应电流的方向,结合导线框中感应电流沿逆时针方向时为正方向,得出开始时 i 为正 方向;当左边框到达 O之后,由于进入磁场切割磁感线的有效长度不变,所以感应电流 i 不变电流方向为正方向;当左边框到达 OO中点,右边框即将进入磁场切割磁感线时,接 下来由于左边框的切割磁感线的有效长度在减小,而右边框切割磁感线的有效长度在增大,而 左右边框切割磁感线产生的感应电动势方向相反,所以整个感应电动势随时间也均匀减小电 L 流也均匀减小,方向为逆时针方 向当左边框到达距 O 点 时,左右边框切割磁感线的有效 4 长度相等,此时感应电动势为 0,电流为 0.再往后跟前面过程相反故 C 正确

16、,A、B、D 错误 52019河南模拟(多选)如图甲所示,静止在水平面上的等边三角形金属闭合线框, 匝数 n10,总电阻 R2.5,边长 L0.3 m,处在两个半径均为 r0.1m 的圆形区域内的匀 强磁场中,线框顶点与右侧圆心重合,线框底边与左侧圆直径重合,磁感应强度 B1垂直水平面 向外,B2垂直水平面向里,B1、B2随时间 t 的变化如图乙所示,线框一直处于静止状态,计算 过程中近似取 3.下列说法正确的是( ) At0 时刻穿过线框的磁通量为 0.5 Wb Bt0.2 s 时刻线框中感应电动势为 1.5 V C00.3 s 内通过线框横截面的电荷量为 0.18 C D线框具有向左运动的

17、趋势 答案:BC 10 1 1 解 析:t0 时刻穿过线框的磁通量为 B1 r2B2 r20.025 Wb,选项 A 错误; 2 6 1 B r2 2 根据法拉第电磁感应定律可知,t0.2 s 时刻线框中感应电动势为 En n t t n E t 1.5 V,选项B 正确;在00.3 s内通过线框横截面的电荷量q t t0.18 C,选 R R 项 C 正确;由楞次定律可知,线框垂直纸面向外的磁通量增大,感应电流为顺时针方向,根据 左手定则判断出安培力向右,所以线框有向右运动的趋势,选项 D 错误 6. 2019辽宁凌源模拟(多选)如图所示,一根直导体棒质量为 m、长为 L,其两端放在位 于水

18、平面内、间距也为 L 的光滑平行金属导轨上,并与之接触良好,导体棒左侧两导轨之间连 接一可控电阻,导轨置于匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为 B,方向垂直于导轨所在平面t 0 时刻,给导体棒一个平行于导轨的水平初速度 v0,此时可控电阻的阻值为 R0,在导体棒运 动过程中,通过可控电阻的变化使导体棒中的电流保持恒定,不计导轨和导体棒的电阻,导体 棒一直在磁场中,下列说法正确的是( ) B2L2v0 A导体棒的加速度大小始终为 a mR0 mR0 B导体棒从开始运动到停止的时间为 t B2L2 1 C导体棒从开始运动到停止的时间内,回路产生的焦耳热为 mv 20 2 D导体棒从开始运动到停止的时

19、间内,回路产生的焦耳热为 mv20 答案:ABC 解 析:由右手定则和左手定则可得,导体棒受到安培力水平向左,导体棒向右做减速运动, 在导体棒运动过程中,通过可控电阻的变化使导体棒中的电流 I 保持恒定,对导体棒由牛顿第 E B2L2v B2L2v0 二定律可得 BILma,导体棒向右做匀减速运动,结合 EBLv,I 可得, ma, R R R0 B2L2v0 可知导体棒的加速度大小始终为 a ,故 A 正确;由导体棒做匀减速运动可得 vv0 mR0 mR0 at,导体棒从开始运动到停止的时间为 t ,故 B 正确;根据能量守恒定律可知,导体棒 B2L2 1 从开始运动到停止运动的 过程中,回

20、路产生的焦耳热为 Q mv ,故 C 正确,D 错误 20 2 11 72019广东肇庆模拟(多选)如图甲为风力发电机的简易模型在风力的作用下,风 叶带动与其固定在一起的永磁铁转动,风叶的转速与风速成正比某一风速时,线圈中产生的 电流如图乙所示下列说法中正确的是( ) A磁铁的转速为 10 r/s B图乙中电流的表达式为 i0.6sin10t (A) C风速加倍时线圈中电流的有效值为 0.6 2 A D风速加倍时电流的表达式为 i1.2sin10t (A) 答案:BC 2 解 析:由图乙可知,线圈的转动周期 T0.2 s,角速度为 10 rad/s,根据 T 2n 可知转速为 5 r/s,图乙

21、中电流的表达式为 i0.6sin10t(A),故 A 错误,B 正确;由转 速与风速成正比可知,当风速加倍时,转速也加倍,则此时电流的最大值 Im1.2 A,则电流 1.2 的表达式为 i1.2sin20t (A),则电流的有效值为 A0.6 2 A,故 C 正确,D 错误 2 8. 2019福建龙岩质检(多选)如图所示,有一个“”形铁芯上绕有两个线圈,铁芯的三 个竖直部分截面积相同,当线圈通电时产生的磁场都不能穿出铁芯,并且在分支处分成完全相 等的两部分,现在给线圈 1 加电压为 U0的正弦式交流电,2 接一负载电阻,此时线圈 1 中的电 1 流为 I0,线圈 2 中的电流为 I0,则线圈

22、1、2 的匝数比 k 及线圈 2 两端的电压 U 为(忽略线圈 2 的电阻及铁芯中由于涡流而造成的电能损失)( ) AU2U0 BU4U0 1 1 Ck Dk 4 2 答案:AC 1 2 解 析:原线圈中的磁通量为 时,副线圈中的磁通量为 ,所以 2 ,所以 U0n1 2 t t 1 2 1 1 1 n1 1 ,Un2 n2 ,又 U0I0U I0,所以 U2U0,k ,即 A、C 正确,B、D t t 2 t 2 n2 4 12 错误 二、非选择题(本题包括 4 小题,共 47 分) 9(11分)两根足够长的平行金属导轨间的距离为 L,导轨光滑且电阻不计,导轨所在的 平面与水平面夹角为 .在

23、导轨所在平面内,分布磁感应强度为 B、方向垂直于导轨所在平面 的匀强磁场把一个质量为 m 的导体棒 ab 放在金属导轨上,在外力作用下保持静止,导体棒 与金属导轨垂直且接触良好,与金属导轨接触的两点间的导体棒电阻为 R1.完成下列问题: (1)如图甲,金属导轨的一端接一个内阻为 r 的直流电源,撤去外力后导体棒仍能静止, 求直流电源的电动势; (2)如图乙,金属导轨的一端接一个阻值为 R2的定值电阻,撤去外力让导体棒由静止开始 下滑,在加速下滑的过程中,当导体棒的速度达到 v 时,求此时导体棒的加速度; (3)求第(2)问中导体棒所能达到的最大速度 mgR1rsin B2L2v mgR1R2s

24、in 答案:(1) (2)gsin (3) BL mR1R2 B2L2 E 解析:(1)回路中的电流为 I , R1r 导体棒受到的安培力为 F 安BIL, 对导体棒受力分析知 F 安mgsin. mgR1rsin 联立上面三式解得 E . BL E BLv (2)当导体棒速度为 v 时,产生的感应电动势 EBLv,此时电路中电流 I ,导 R R1R2 B2L2v B2L2v 体棒受到的安培力 FBIL .根据牛顿第二定律有 mamgsin , R1R2 R1R2 B2L2v 解得 agsin . mR1R2 B2L2v (3)当 mgsin 时,导体棒达到最大速度 vm,可得 R1R2 m

25、gR1R2sin vm . B2L2 13 10(12 分)半径分别为 r 和 2r 的同心圆形导轨固定在同一水平面内,一长为 r、质量为 m 且质量分布均匀的直导体棒 AB 置于圆导轨上面BA 的延长线通过圆导轨中心 O,装置的俯视 图如图所示整个装置位于一匀强磁场中,磁感应强度的大小为 B,方向竖直向下在内圆导 轨的 C 点和外圆导轨的 D 点之间接有一阻值为 R 的电阻(图中未画出)直导体棒在水平外力作 用下以角速度 绕 O 逆时针匀速转动,在转动过程中始终与导轨保持良好接触设导体棒与 导轨之间的动摩擦因数为 ,导体棒和导轨的电阻均可忽略重力加速度大小为 g.求: (1)通过电阻 R 的

26、感应电流的方向和大小; (2)外力的功率 3Br2 答案:(1) ,方向由 C 向 D 2R 3 92B2r4 (2) mgr 2 4R 解析:(1)在 t 时间内,导体棒扫过的面积为 1 S t(2r)2r2 2 根据法拉第电磁感应定律,导体棒上感应电动势的大小为 BS E t 根据右手定则,感应电流的方向是从 B 端流向 A 端因此,通过电阻 R 的感应电流的方向 E 是从 C 端流向 D 端由欧姆定律可知,通过电阻 R 的感应电流的大小 I 满足 I R 3Br2 联立式得 I 2R (2)在竖直方向有 mg2N0 式中,由于质量分布均匀,内、外圆导轨对导体棒的支持力大小相等,其值为 N

27、.两导轨对 运行的导体棒的滑动摩擦力均为 fN 在 t 时间内,导体棒在内、外圆导轨上扫过的弧长分别为 l1rt l22rt 克服摩擦力做的总功为 Wff(l1l2) 在 t 时间内,消耗在电阻 R 上的功为 WRI2Rt 根据能量守恒定律知,外力在 t 时间内做的功为 WWfWR W 外力的功率为 P t 14 3 92B2r4 由至式得 P mgr . 2 4R 11(12 分)如图甲所示,匀强磁场的磁感应强度 B 为 0.5 T,其方向垂直于倾角 为 30 “”的斜面向上绝缘斜面上固定有 形状的光滑金属导轨 MPN(电阻忽略不计),MP 和 NP 长 度均为 2.5 m,MN 连线水平,

28、长为 3m以 MN 中点 O 为原点,OP 为 x 轴建立一维坐标系 Ox.一根 粗细均匀的金属杆 CD,长度 d 为 3m,质量 m 为 1 kg,电阻 R 为 0.3,在拉力 F 的作用下,从 MN 处以恒定速度 v1 m/s在导轨上沿 x 轴正向运动(金属杆与导轨接触良好)g 取 10 m/s2. (1)求金属杆 CD 运动过程中产生的感应电动势 E 及运动到 x0.8 m 处电势差 UCD; (2)推导金属杆 CD 从 MN 处运动到 P 点过程中拉力 F 与位置坐标 x 的关系式,并在图乙中 画出 Fx 关系图象; (3)求金属杆 CD 从 MN 处运动到 P 点的全过程产生的焦耳热

29、 答案:(1)E1.5 V UCD0.6 V (2)F12.53.75x(N)(0x2),图象见解析 (3)Q7.5 J 解析:(1)金属杆 CD 在匀速运动中产生的感应电动势 EBlv(ld),代入数值得 E1.5 V. 当 x0.8 m 时,金属杆在导轨间的电势差为零(被短路),设此时杆在导轨外的长度为 l 外, 则 OPx MN MP 2(2 )2 l 外d d,OP ,得 l 外1.2 m. OP 由楞次定律判断 D 点电势高,故 CD 两端电势差 UCDBl 外 v0.6 V. (2)杆在导轨间的长度 l 与位置 x 的关系是 OPx 3 l d3 x, OP 2 l 对 应的电阻

30、R1 R, d Blv 电流 I , R1 杆受到的安培力 F 安BIl7.53.75x, 根据平衡条件得 FF 安mgsin, 15 得 F12.53.75x(N)(0x2), 画出的 Fx 图象如图所示 512.5 (3)外力 F 所做的功 WF 等于 Fx 图线与 x 轴所围成的图形的面积,即 WF 2 J 2 17.5 J. 而杆的重力势能增加量 EpmgOPsin,故全过程产生的焦耳热 QWFEp7.5 J. 12(12 分)如图所示,MN、PQ 是两条水平、平行放置的光滑金属导轨,导轨的右端接理 想变压器的原线圈,变压器的副线圈与电阻 R20 组成闭合回路,变压器的原副线圈匝数之

31、比 n1:n21:10,导轨宽 L5m质量 m2 kg、电阻不计的导体棒 ab 垂直 MN、PQ 放在 导轨上,在水平外力 F 作用下,从 t0 时刻开始在图示的两虚线范围内往复运动,其速度随 时间变化的规律是 v2sin20t(m/s)垂直轨道平面的匀强磁场的磁感应强度 B4 T导轨、 导线和线圈电阻均不计求: (1)ab 棒中产生的电动势的表达式;ab 棒中产生的是什么电流? (2)电阻 R 上的电热功率 P. (3)从 t0 到 t10.025 s 的时间内,外力 F 所做的功 答案:(1)E40sin20t(V),正弦交流电 (2)4103 W (3)104 J 解析:(1)ab 棒中

32、产生的电动势的表达式为 EBLv40sin20t(V) 故 ab 棒中产生的是正弦式交变电流 Em (2)设原线圈上电压的有效值为 U1,则 U1 20 V 2 2 U1 n1 设副线圈上电压的有效值为 U2,则 U2 n2 解得 U2200 2 V U 2 电阻 R 上的电热功率 P 4103 W R 16 2 (3)由以上分析可知,该正弦交流电的周期 T 0.1 s从 t0 到 t10.025 s,经历 U T 2 了四分之一个周期设在这段时间内电阻 R 上产生的热量为 Q,则 Q 100 J R 4 在 t10.025 s 时刻,ab 棒的速度为 v,则 v2sin20t12 m/s 1 由能量守 恒定律可得这段时间内外力 F 做的功 WQ mv2104 J 2 17

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