2020-2021备战中考物理浮力类问题-经典压轴题附详细答案.docx

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1、一、初中物理浮力类问题1 如图是利用滑轮组匀速提升水中圆柱体M 的示意图,滑轮组固定在钢架上,滑轮组中的两个滑轮质量相等,绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为900N,连接圆柱体M 与动滑轮挂钩的绳子能承受的最大拉力为3000N。圆柱体 M 高为3m,底面积为0.02m2 ,密度为 4.5 103 kg/m 3 。在绳端拉力F 作用下,圆柱体 M 从其下表面距水面15m处匀速上升到其上表面与水面相平的过程中用了3min,在这个过程中,拉力F 的功率为160W ,滑轮组的机械效率为,钢架对定滑轮的拉力为T。在圆柱体 M 被缓慢拉出水的过程中,圆柱体 M 的下表面受到水的压强为p。不计绳重、轮与轴

2、的摩擦及水的阻力,g 取 10N/kg 。下列选项中正确的是A压强 p 的最小值为 15000PaB拉力 T 的大小为 2700NC拉力 F 的大小为 640ND滑轮组的机械效率为 90%【答案】 A【解析】【分析】(1) 对动滑轮和物体做整体受力分析,对定滑轮做受力分析,根据F浮 =液 gV排 ,求得 M 所受的浮力,再根据重力和浮力之比可求得M 的重力,从而可求得拉力F 大小;(2) 因 M 有三段绳子承担,根据平衡条件F浮 3F G轮 GM ,可求得拉力 T 的大小;(3)根据W有W有(GMF浮 )hGMF浮可求得滑轮组的机械效W总W有 +W额=F浮=G动(GMG动 ) h GM F浮率

3、;(4)由绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为900N和连接圆柱体M 与动滑轮挂钩的绳子能承受的最大拉力为3000N,可知圆柱体M 的下表面受到水的压力,再利用pF可求得S压强 p 的最小值。【详解】C圆柱体M 从其下表面距水面15m 处匀速上升到其上表面与水面相平的过程中用了3min ,注意物体上升了12m ,可计算重物上升的速度v物s12m1 m/st3 60s15动滑轮一共绕了3 段绳子,因此绳自由端移动速度为v绳 =3v物 =31 m/s0.2m/s15拉力 F 的功率为160W,根据 PFv 得出拉力FP160W800Nv0.2m/s故 C 项错误。B已知圆柱体M 高为 h=3m,底

4、面积 S=0.02m 2,则圆柱体M 的体积 V=0.06m 3,则圆柱体M 全部浸没时浮力F浮 = 液 gV排1.0 103kg/m 310N/kg0.06m3600N由于圆柱体M 全部浸没,则V=V 排 ,则GMgVGM4.5103kg/m 3F浮gV排水600N1.0103kg/m 3解得 GM2700N ;整个装置处于平衡状态,对滑轮和物体做整体受力分析,如图可知 F浮3FG轮GM ,G轮600N3800N2700N300N对定滑轮做受力分析如图所示,可知拉力 T 的大小T2FG轮1600N300N1900N故 B 项错误。D不计绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力,克服动滑轮重做功为额外功W

5、有100%W总W有100%W有 +W额(GMF浮 )h100%=F浮(GMG动 ) hGMF浮100%=G动GMF浮2700N600N2700N300N100%600N87.5%故滑轮组的机械效率87.5%,故 D 项错误。A因为 F浮3FG轮 GM ,物体 M 露出水面,浮力减小,拉力增大,每一段绳子的拉力最多增大到900N,以后绕在滑轮组上的绳子将拉断;此时的浮力最小:F浮最小G动GM3F300N2700N3900N300N压强的最小值pF1300N1.5 104 PaS0.02m 2故 A 项正确。故选 A。考点:浮力,滑轮组机械效率2 在水平桌面上,有甲、乙两个完全相同的烧杯,甲、乙两

6、杯中盐水的密度分别为乙。把同一个鸡蛋分别放入甲、乙两杯盐水中,鸡蛋在甲杯中漂浮在盐水表面,而在乙杯中甲和却悬浮在盐水中,经测量放入鸡蛋后甲、乙两杯中液面高度相同,如图所示,鸡蛋在甲、乙两杯中所受盐水压力的合力分别为F 甲和F 乙 ,鸡蛋所受的浮力分别为F甲 和 F乙 ,盐水对杯底的压强分别为p 甲和p 乙。则下列结论中正确的是()A F 甲 F 乙B F甲 F乙C 甲 乙D p 甲 p 乙【答案】 D【解析】【分析】【详解】AB由浮力产生的原因可知鸡蛋在甲、乙两杯中所受盐水压力的合力即为浮力,甲中鸡蛋漂浮,浮力等于重力,乙中鸡蛋悬浮浮力等于重力,因此F 甲 =F 乙 , F甲 = F乙 ,故A

7、B 错误;CD甲中鸡蛋漂浮,因此甲蛋,乙中鸡蛋悬浮,因此乙=蛋,因此甲乙,由pgh可知,深度相同,p 甲 p 乙 ,故C 错误, D正确;故选 D。3 如图所示,柱形容器的底面积为 500cm 2,重为 5N 的木块 A 在水中处于静止状态,此时绳子的拉力为 3N。若绳子突然断了,待木块再次静止时,容器中水面将下降的高度是()3-3-2-2A4.0 10mB 6.0 10mC 1.0 10mD 1.6 10m【答案】 B【解析】【分析】【详解】木块 A 静止时,受到重力G,浮力 F浮 以及绳子的拉力F拉 ,因为拉力方向为竖直向下,所以三者之间的关系为F浮 G F拉带入数值得F浮 =5N+3N=

8、8N由 F浮 =液 gV排 ,可以得出V排F浮8N8-4m33310N / kg10液 g 10 kg /m当绳子断了之后,由于F浮 G,所以物体将上浮,部分露出水面之后F浮 变小,直至F浮 =G=5N 时,漂浮在水面上,此时由F浮 =液 gV排 ,可以得出V F 浮5N5 10-4 m3排液 g103 kg / m310N / kg前后排水体积的减小量即为下降部分水的体积V=V排 -V 排 =3 10-4m3所以水面下降的高度HV = 3 10 4 m 36.0 10 3 mS 500 10 4 m 2故选 B。4 在木棒的一端缠绕一些铜丝制成两个完全相同的简易密度计,现将它们分别放入盛有不

9、同液体的两个烧杯中,如图所示,当它们竖直静止在液体中时,液面高度相同。以下相关判断不正确的是()A两个简易密度计所受浮力F 甲等于 F 乙B两杯液体的密度甲 大于 乙C两个烧杯底部所受液体的压强P 甲 小于 P 乙D取出密度计以后,两个烧杯对桌面的压力F 甲小于 F 乙【答案】 B【解析】【详解】A由图可知,密度计在两液体中均处于漂浮状态,根据物体浮沉条件可知,F 浮=G 密 ,两个密度计完全相同,则重力相同,所以密度计在两种液体中所受的浮力相等;即F 甲=F 乙,故 A 正确,不符合题意;B由图知,甲中密度计排开液体的体积大于乙中排开液体的体积,根据F 浮=gV排可知,甲液体的密度小于乙液体

10、的密度,即甲 乙 ,故 B 错误,符合题意;C因 甲 乙 ,液面高度相同,则根据p=gh可知,两个烧杯底部所受液体的压强p 甲 p乙 ,故 C 正确,不符合题意;D由图可知两液体液面相平,并且V 排甲 V 排乙 ,则液体的体积 V 甲 V 乙 ,由于 甲 乙 ,根据 m=V可知: m 甲 m 乙,所以 G 甲 G 乙 ,又因为在水平面上压力等于重力,所以F 甲F 乙 ,故 D 正确,不符合题意。故选 B。5 如图所示,甲、乙两只完全相同的杯子盛有密度和体积都不同的盐水,将两个完全相同的小球分别放入两杯中,当小球在盐水中静止时两杯中的液面相平,则()A甲杯中小球受到盐水的浮力大于乙杯中小球受到的

11、浮力B甲杯中盐水的密度小于乙杯中盐水的密度C小球在盐水中时,盐水对甲杯底的压强小于盐水对乙杯底的压强D放人小球前后,液体对烧杯底的压强变化量相等【答案】 D【解析】【分析】【详解】A由图可知,小球在甲杯中漂浮,在乙杯中悬浮,根据浮沉条可知,它们此时所受的浮力都等于自身的重力,即浮力相同,故A 错误;B小球在甲杯中漂浮,则甲 球在乙杯中悬浮,则乙 =球所以甲 乙故 B 错误;C两杯中液面相平,液体深度h 相等, 甲 乙 ,由公式 p=gh可知p 甲 p 乙故 C 错误;D由 A 知,小球在甲、乙中受到的浮力相同,则它们排开液体的重力相同,因为甲、乙两只杯子完全相同且为柱体,故液体对杯子压力的增加

12、量相同,则放人小球前后,液体对烧杯底的压强增加量相等,故D 正确。故选 D。6 如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景实验甲、丙和丁中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、 2.8N 和 2.5N若盐水的密度为331.2 10kg/m ,则下列结论正确的是()A实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小0.5N33B物体 A 的密度为3.2 10kg/mC实验丁中,容器底部受到的压力等于0.3ND实验乙中,物体A 受到的拉力为 10N【答案】 C【解析】【详解】B实验甲、丙中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N,由 F 浮 GF 拉 可得, F 浮 盐水 g V 排,物体A 全部浸

13、没,所以V 排 等于 V 物 ,则:盐水 gV排G F 拉 ,GF拉V 排 V 物 ,盐水 g33、F 拉 2.8N代入上式可得:将 盐水 1.2 10kg/m 、 G4N 4 3V 排 V 物 110 m ,物体 A 的质量:G 4Nm10N/kg 0.4kg,g物体 A 的密度m0.4kg33 V物 110 4 m3 410kg/m故 B 错误;D物体 A 在水中受到的浮力:33 43 1N,F 浮水 水 gV 排 110kg/m 10N/kg 1 m10在乙中物体A 受到的拉力:F G F 浮水 4N 1N 3N故 D 错误;A在实验丙中,弹簧测力计的示数:F 丙拉 2.8N ,在乙中物

14、体A 受到的拉力:F 3N,弹簧测力计的示数比乙中小3N 2.8N0.2N,故 A 错误;C由甲、丙中可知:F 浮盐水 GF 丙拉 4N 2.8N 1.2N,根据实验丁中物体 A 对烧杯底部的压力等于支持力F 支 GF 浮 F 丁拉 4N 1.2N 2.5N 0.3N,容器底部也受到盐水对它的压力,故压力等于0.3N,故 C 正确。7 如图所示,三个相同的容器内水面高度相同,静止放在水平桌面上,甲容器内只有水,乙容器内有木块漂浮在水面上,丙容器中悬浮着一个小球,则下列说法正确的是()A三个容器对水平桌面的压强相等B三个容器中,乙杯的水对杯底的压力最大C三个容器中,丙杯对水平桌面的压力最大 D如

15、果向丙容器中加入酒精,小球受到的浮力不变【答案】 A【解析】【分析】【详解】AC 甲图中容器对桌面的压力是容器的重力加上水的重力,即F甲G容G水乙图中容器对桌面的压力F乙 G容 G乙水 G木又因为,木块漂浮在水中,所以木块所受的浮力等于木块的重力,即F木浮 G木根据阿基米德原理,木块受到的浮力等于木块排开水的重力,即F木浮 G木排所以,木块重力等于木块排开水的重力,即G木 G木排所以,乙图中容器对桌面的压力为F乙 G容 G乙水 G木 =G容 G乙水 G木排又因为甲和乙是相同的容器且水面高度相同,所以F乙 =G容 G乙水 G木排 =G容 G水 = F甲同理可得,丙图中容器对桌面的压力F丙 =F甲

16、则三个容器对桌面的压力大小相等,故C 错误;F甲乙丙图中是三个相同的容器,所以底面积S 是相同的,根据公式p可得,三个容器S对桌面的压强相等,故A 正确;B三个相同的容器内水面高度相同,所以容器底所处的深度相同,由公式pgh 可得,容器底受到的压强相等,甲乙丙图中是三个相同的容器,所以底面积S 是相同的,根据公式FpS ,所以三个容器底受到水的压力相同,故B 错误;D如果向丙容器中加入酒精,丙容器中液体的密度变小,根据公式F浮液 gV浸 可得,小球所受的浮力变小。故选A。8 将一底面积为 0.01m2 的长方体木块用细线栓在个空容器的底部,然后向容器中缓慢加水直到木块上表面与液面相平,如图甲所

17、示,在此整个过程中,木块底部受到水的压强随容器中水的深度的变化如图乙所示,则下列说法不正确的是()A木块所受到的最大浮力为C细线对木块的最大拉力为15N6NB木块重力为9ND木块刚刚漂浮时其底部受到水的压强为1500Pa【答案】D【解析】【详解】A根据图象可知,木块刚刚漂浮时,木块浸入水中的深度为16cm,木块一直处于漂浮,浸入水中的深度不变;当水面的高度为紧,线的拉力为零;直到木块上表面与液面相平,此时水面的高度为L1=9cm;由于从9cm 到16cm 时细线刚好张22cm ;所以木块的高度:L=9cm+( 22cm-16cm ) =15cm=0.15m;则木块的体积:V 木=S 木 L=0

18、.01m2-3 3 0.15m=1.5 m10,木块全部淹没时受到的浮力最大为:33-3 3F 浮 =水 gV 排 =水 gV 木=110kg/m 10N/kg 1.5 m10=15N,故 A 正确,不符合题意;BD由图象可知,木块刚刚漂浮时木块底部受到水的压强为900Pa,此时木块的重力等于木块受到的浮力,也等于下表面受到水的压力,G=F浮 =F 下表面 =p 下表面 S=900Pa0.01m2=9N,故 B 正确,不符合题意, D 错误,符合题意;C直到木块上表面与液面相平时,木块受到的浮力最大,由力的平衡条件可得,细线对木块的最大拉力为:F 拉 =F 浮 -G=15N-9N=6N,故 C

19、 正确,不符合题意;故选 D。9 如图所示,水平桌面上有甲、乙两个相同的烧杯,都装有一些水。将不同材料制成的、体积相同的两个空心球a、b,分别放人两个烧杯的水中,静止时,a 球下沉到烧杯底部,b球漂浮在水面,且两个烧杯中的水面恰好相平,则下列说法错误的是()A两个烧杯底部受到水的压力相等B甲烧杯对桌面的压力大于乙烧杯对桌面的压力C a 球受到的浮力大于b 球受到的浮力D a 球材料的密度大于b 球材料的密度【答案】 D【解析】【详解】A 由于两杯水面相平,则水的高度相同,由p gh 可知两杯水对地面压强相同,杯子底面积相同,则又由F=pS 可知,水对杯底压力相等,故A 正确,不符合题意;B a

20、 球在甲杯中沉底,所以Ga F 浮 a根据阿基米德原理有F 浮 a=G 排 a,所以GaG 排 a即 a 受到的重力大于a 排开水的重力;则甲烧杯对水平桌面的压力:F 甲=G 杯 +G 水 +Ga G 杯 +G 水 +G 排 ab 球在乙杯中漂浮,所以F 浮 b=Gb根据阿基米德原理有F 浮 b=G 排 b ,所以Gb=G 排 b即 b 受到的重力等于b 排开水的重;则乙烧杯对水平桌面的压力:F乙 G杯 G水Gb G杯G水G排b h 相同, S相同,故两杯水和排开水的总体积相同,水和排开水的总重相同,即G水G排aG水G排 b 综合式可得:F 甲 F 乙 ,即甲烧杯对桌面的压力大于乙烧杯对桌面的

21、压力,故B 正确,不符合题意;C a 球下沉, b 球漂浮,则可知 a 排开水的体积大于 b,由 F浮液 gV排 可知, a 受到的浮力更大,故C 正确,不符合题意;D a 球下沉到烧杯底部,b 球漂浮在水面,根据浮沉条件可知,a 球的平均密度大于水的密度, b 球的平均密度小于水的密度;但两球都是空心的,所以不能确定a 球材料的密度一定大于 b 球材料的密度,故D 错误,符合题意。故选 D 。10 水平桌面上有甲、乙两个相同的溢水杯,装满不同密度的液体。现将小球A 分别放入两溢水杯中,小球静止时的情景和溢出的液体如图所示,从甲杯中溢出的液体所受重力为G 甲 =0.9N,从乙杯中溢出的液体所受

22、重力为G 乙 =0.8N,小球在甲杯中所受的浮力为F 甲,在乙杯中所受的浮力为F 乙 。则下列说法中正确的是()A因为 A 在乙杯中排开的液体体积较大,所以有F 乙 F 甲B A 的重力为 0.9N,它在乙杯中受到浮力为0.8NC液体对甲杯底的压强等于液体对乙杯底的压强D甲杯对桌面的压力小于乙杯对桌面的压力【答案】 B【解析】【分析】【详解】AB由阿基米德原理可知,浮力等于排开液体的重力,G 甲 G 乙,因此 F 甲 F 乙 ,又因为甲中 A 漂浮,浮力等于重力为0.9N,乙中浮力等于排开液体的重力为0.8N,故 A 错误, B 正确;C由图像可知甲中 A 漂浮,A ,乙中 A 沉底,乙A ,

23、因此 甲乙 ,由甲p gh 可知深度相同时,液体对甲杯底的压强大于液体对乙杯底的压强,故C 错误;D甲杯对桌面的压力为F甲 =G杯G液甲GA乙杯对桌面的压力F乙 =G杯G液乙GA由图可知甲液体的体积大于乙液体的体积,同时甲的密度大于乙的密度,由GmgVg可知G液甲 G液乙因此可得F甲 F乙故 D 错误。故选 B。11 质量相等的甲、乙两实心小球,密度之比甲 :乙 3:2,将它们分别放入水中静止时,两球所受的浮力之比F 甲:F 乙 4:5,设水的密度为水 。则甲球的密度为()A4水B5水C3水D3水3425【答案】 B【解析】【分析】【详解】由于甲、乙两球质量相同,则由G=mg 可知两球重力相等

24、,又由= m可知,两球体积之V比等于密度的反比,即V 甲 :V 乙=乙 :甲 2:3若两球均漂浮,由漂浮浮力等于重力可知,浮力应相等,与题目浮力比例冲突,则两球不都漂浮;若两球均浸没,排开液体体积等于物体体积,则由F浮液 gV排 可知,在液体密度相同的情况下,浮力之比等于排开液体体积之比,即F 甲:F 乙 V 甲 :V 乙 =2:3与题目浮力比例不符,则综合可知,两球一个漂浮,一个浸没,根据浮沉条件可知,密度较小的漂浮,密度较大的浸没,即甲球浸没,乙球漂浮;设甲、乙重力均为G,由于乙球漂浮,则乙球所受浮力等于重力,根据甲、乙浮力之比可求甲球所受浮力为F浮甲45F浮乙 =4 G5根据 F浮液 g

25、V排 可得4 G = 水 gV甲5整理可得G 5甲 =水gV甲4故选 B 。12 如图,一足够高的薄壁圆柱形容器重为6N,容器的底面积是200cm2,装有 20cm 的水现将高为10cm、底面积为80cm2 的圆柱物体A 轻轻放入水中(假设物体A 在液体中始终保持竖直),待静止后A 漂浮在水中,此时物体A 有 9cm浸在水面下;再向容器中加油(假设油漂浮在水面上且油、水不会混溶),直到 A 刚好浸没已知:水的密度为1g/cm 3 ,油的密度为0.8g/cm 3.则下列说法错误的是A物体 A 漂浮在水面时,容器底对水平面的压强为2660PaB从加油开始到物体A 刚好浸没静止的过程中,物体A 克服

26、自身重力做功0.1152JC当 A 刚好浸没静止时,浸入水中的体积为400cm3D从加油开始到物体A 刚好浸没静止的过程中,液体对容器底部的压强变化量为240Pa【答案】 B【解析】【分析】【详解】A容器内水的体积:V 水 =Sh 水 =200cm23 20cm=4000cm,容器内水的质量:m 水=水 V 水 =1g/cm33 4000cm=4000g=4kg,容器水的重力:G 水=m 水 g=4kg10N/kg=40N,物体 A 排开水的体积:V排 =S浸 =80cm23-4 3,Ah 9cm=720cm=7.210m物体 A 受到的浮力:33-43F 浮 =水 gV 排 =110kg/m

27、 10N/kg 7.2 m10=7.2N,因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,所以,物体A 的重力:GA =F 浮 =7.2N,容器底对水平面的压力:F=G 容 +G 水 +GA=6N+40N+7.2N=53.2N ,容器底对水平面的压强:F53.2N2 =2660Pa,p=200 10-4mS故 A 正确,不符合题意;BC向容器中加油直到A 刚好浸没时,排开水和排开油的体积之和:V 排总 =VA=SAhA=80cm23-43 10cm=800cm=810m,设此时物体 A 排开水的体积为 V 排,因物体 A 受到的总浮力和自身的重力相等,所以,水 gV排 +油 g(V 排总 -V 排 )

28、=GA,33排 +0.833-43排 ) =7.2N,1 10kg/m10 10N/kg(8 10m -V 10N/kg Vkg/m-4 33,V排 =410m =400cm此时物体 A 浸入水中的深度:V排= 400cm3=5cm,h 浸 =S80cm2A物体 A 排开水体积减少的量:333V 排 =V 排 -V 排 =720cm,-400cm =320cm则物体 A 排开水体积减少导致水面下降的高度:h 下 =V排320cm 3=1.6cm,S200cm 2两种情况下液面的变化如图所示所以,物体A 上升的高度:h 上=h 浸-h浸-h 下 =9cm-5cm-1.6cm=2.4cm=0.02

29、4m,从加油开始到物体A 刚好浸没静止的过程中,物体A 克服自身重力做功:W=GAh 上 =7.2N0.024m=0.1728J,故 B 错误,符合题意, C 正确,不符合题意;D从加油开始到物体A 刚好浸没静止的过程中,加油的体积:V 油=( S-SA)( hA-h 浸 )=( 200cm2-80cm 2)( 10cm-5cm ) =600cm3,加油的质量:m 油 =油 V 油 =0.8g/cm33 600cm=480g=0.48kg,则液体对容器底部的压力的增加量:F=G 油 =m 油 g=0.48kg 10N/kg=4.8N,液体对容器底部的压强变化量:p= F4.8N=240Pa,S

30、200 10故 D 正确,不符合题意13 如图所示,浸入某液体中的物体恰好悬浮。物体的上、下表面积S1 和 S2 ,并且S1 S2 ;此时物体下表面与上表面受到液体的压力差为F;现用手将物体缓慢下压一段距离,松手后 ()A物体保持悬浮,因为F 不变B物体保持悬浮,但F 变大C物体将上浮,因为F 变大D物体将下沉,因为F 变小【答案】 B【解析】【详解】物体悬浮在液体中,说明其密度等于液体的密度;现用手将物体缓慢下压一段距离后,物体和液体的密度均不变,该物体仍然悬浮。根据F浮液 gV排 知,用手将物体缓慢下压一段距离后,液体密度不变,排开液体的体积不变,浮力不变;因为浮力产生的原因:上下表面所受

31、的压力差,此时浮力 =下表面压力 -上表面压力 -侧面压力,当深度增加时,侧面压力变大,所以 F 变大,故 B 项符合题意、 ACD项不符合题意;14 如图所示,水平桌面上放有甲、乙、丙、丁四个完全相同的圆柱形容器。其中甲容器内只有水;乙容器内有木块漂浮在水面上;丙容器内有一个装有铝块的平底塑料盒漂浮在水面上,塑料盒底始终与容器底平行,且塑料盒的底面积等于圆柱形容器底面积的一半;丁容器中用细线悬吊着一个实心的铝球浸没在水中。已知四个容器中的水面一样高,木333333=0.6 10kg/m,酒精 =0.8 10kg/m, 铝=2.7 10kg/m ,对于这一情景,有如下一些说法:各容器对水平桌面的压强相同;向乙容器中倒入酒精后,木块底部受到的压强将增大;将塑料盒内的铝块取出放到水平桌面上,塑料盒底距容器底的距离的增大值等于水面下降的高度值;将悬吊铝球的细线剪断后,丁容器对水平桌面压力的增大值等于铝球所受重力的大小。上述说法中正确的一组是()ABC

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