1.5 實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題 練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度(解析版)
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1、人教版高一物理必修第一冊(cè)課后提升練 1.5 實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題 練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度(解析版) 1、 在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中 (1)用到電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,應(yīng)采用的電源是________. A.學(xué)生電源交流輸出 B.3節(jié)干電池 C.蓄電池 (2)下列說(shuō)法正確的是________. A.應(yīng)先接通電源,在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開(kāi)始打點(diǎn)后再釋放小車(chē) B.應(yīng)先釋放小車(chē),再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 (3)某學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖所示,圖中O、A、B、C、D、E是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的6個(gè)點(diǎn),若打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T(mén),則利用此紙帶得到小車(chē)的加速度的表達(dá)式為_(kāi)
2、_______.(用x2、x5、T來(lái)表示) 【答案】 (1)A (2)A (3) 2、(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是記錄做直線運(yùn)動(dòng)物體的________和________的儀器.電火花計(jì)時(shí)器是其中的一種,其工作電壓是________,電火花計(jì)時(shí)器靠電火花和墨粉打點(diǎn),當(dāng)交變電源的頻率為50 Hz時(shí),它每隔________秒打一次點(diǎn). (2)以下是練習(xí)使用電火花計(jì)時(shí)器的部分實(shí)驗(yàn)步驟,其中錯(cuò)誤的操作是________. A.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上,把墨粉紙?zhí)自诩埍P(pán)軸上,讓紙帶穿過(guò)限位孔 B.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與8 V低壓交變電源相連 C.用手水平地拉動(dòng)紙帶,然后啟動(dòng)電源 D.關(guān)閉電源,取下紙帶,用
3、刻度尺測(cè)量最后一個(gè)點(diǎn)與計(jì)時(shí)起點(diǎn)的距離x0,用公式v=計(jì)算紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度 【答案】(1)時(shí)間 位移 220 V 0.02 (2)BC 【解析】(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是記錄運(yùn)動(dòng)物體時(shí)間和位移的儀器,均使用交變電源,電火花計(jì)時(shí)器的工作電壓是220 V,當(dāng)交變電源頻率為50 Hz時(shí),它每隔0.02 s打一次點(diǎn). (2)電火花計(jì)時(shí)器使用220 V交變電源,故B錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先啟動(dòng)電源,再拉動(dòng)紙帶,故C錯(cuò)誤. 3、如圖所示的四條紙帶是某同學(xué)練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的紙帶(紙帶的左端先通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)。從點(diǎn)痕的分布情況可以斷定:紙帶________是勻速通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的,紙帶________是越來(lái)越快的
4、,紙帶______是開(kāi)始越來(lái)越快,后來(lái)又越來(lái)越慢。若所用電源的頻率是50Hz,圖中紙帶D,從A點(diǎn)到B點(diǎn),歷時(shí)________s,位移為_(kāi)_______m,這段時(shí)間內(nèi)紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度是________m/s,BC段的平均速度是________m/s,而AD段的平均速度是________m/s。 【答案】A、C B D 0.04 0.27 6.75 11 7.88 【解析】速度是單位時(shí)間內(nèi)物體所通過(guò)的位移,紙帶上每相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔相等,因此物體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),相鄰兩點(diǎn)間的距離相等,所以A、C紙帶是勻速通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的;B紙帶相鄰兩點(diǎn)間距離越來(lái)越大,則速度越來(lái)越大,因此B紙帶是越來(lái)越快的;
5、D紙帶相鄰兩點(diǎn)間的距離先變大后變小,說(shuō)明速度先變大后變小,因此D紙帶是開(kāi)始越來(lái)越快,后來(lái)又越來(lái)越慢。所用電源的頻率是50Hz,則相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s,從A點(diǎn)通過(guò)計(jì)時(shí)器到B點(diǎn)通過(guò)計(jì)時(shí)器有兩段時(shí)間間隔,所以時(shí)間為0.04s,位移為0.27m,這段時(shí)間的平均速度為=,代入數(shù)值得=6.75m/s。BC段的位移為22cm,即0.22m,所用時(shí)間為0.02s,代入上式得平均速度為11 m/s,而AD段的位移為63cm,即0.63 m,所用時(shí)間為0.08 s,代入上式得平均速度為7.88 m/s。 4、(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源是____________(填“交變8 V”或“交變220 V
6、”)電源,實(shí)驗(yàn)室使用我國(guó)民用電(頻率50 Hz)時(shí),如果每相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出,則相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為_(kāi)_______ . (2)在“練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)選出了一條清晰的紙帶,并取其中的A、B、C…七個(gè)點(diǎn)進(jìn)行研究,這七個(gè)點(diǎn)和刻度尺標(biāo)度對(duì)應(yīng)的位置如圖所示.(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50 Hz) 可求出A點(diǎn)到D點(diǎn)的距離是________ cm. (3)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得A點(diǎn)到D點(diǎn)的平均速度是________ m/s;B點(diǎn)的瞬時(shí)速度是________ m/s.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) 【解析】(1)交變8 V 0.1 s (2)4.10 (3)0.14 0
7、.13 5、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器都是使用________電源的計(jì)時(shí)儀器,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作的電壓是______,電火花計(jì)時(shí)器工作的電壓是______。當(dāng)電源頻率是50 Hz時(shí),它每隔________打一個(gè)點(diǎn)。如圖為物體運(yùn)動(dòng)時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條紙帶,圖中相鄰的點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn),已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接交流50 Hz的電源,則ae段的平均速度為_(kāi)_______m/s,d點(diǎn)的瞬時(shí)速度約為_(kāi)_______m/s。 【答案】交流 6 V以下 220 V 0.02 s 2.19 3.28 【解析】電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器都是使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓是6 V以下,電火花
8、計(jì)時(shí)器的工作電壓是220 V。當(dāng)電源的頻率是50 Hz時(shí),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期是0.02 s。當(dāng)每5個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí),相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén)=0.1 s,故ae段的平均速度為v==m/s=2.19 m/s,d點(diǎn)的瞬時(shí)速度最接近c(diǎn)e段的平均速度,故vd==m/s=3.28 m/s。 6、如圖所示是一條打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶,電源頻率為50 Hz,0、1、2、3、4、5、6是七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn).每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出,各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0的距離如圖所示. (1)求出2、4計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度并填入表格. v1 v2 v3 v4 v5 數(shù)值/(ms-1) 0.20
9、0.61 0.70 (2)在圖直角坐標(biāo)系中畫(huà)出運(yùn)動(dòng)物體的速度—時(shí)間圖像. 【答案】(1)0.40 0.69 (2)見(jiàn)解析圖 【解析】(1)由于相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出,所以圖中相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1 s,則v2= m/s=0.40 m/s,v4= m/s=0.69 m/s. (2)根據(jù)(1)表格中數(shù)據(jù)在直角坐標(biāo)系中描點(diǎn),然后連線得到v—t圖像如圖所示. 7、同學(xué)們利用如圖所示裝置做“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn).請(qǐng)你完成下列有關(guān)問(wèn)題: (1)實(shí)驗(yàn)室提供如圖甲、乙兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,某實(shí)驗(yàn)小組決定使用電火花計(jì)時(shí)器,則應(yīng)選用圖中的____(
10、填“甲”或“乙”)計(jì)時(shí)器. (2)另一實(shí)驗(yàn)小組使用的是電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,圖中接線正確的是_______(填“甲”或“乙”). (3)小宇同學(xué)選取一條清晰紙帶進(jìn)行研究,在紙帶上選出九個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),如圖所示,相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1 s,根據(jù)紙帶提供的信息,紙帶上3、5兩點(diǎn)間距離為_(kāi)_______ mm. (4)紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)6的瞬時(shí)速度為_(kāi)_______ m/s(結(jié)果保留3位有效數(shù)字),小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度為_(kāi)_______ m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字). (5)在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中,下列說(shuō)法中對(duì)于減小實(shí)驗(yàn)誤差有益的是________. A.
11、墊高長(zhǎng)木板的一端,使小車(chē)在不掛鉤碼時(shí)能在木板上做勻速運(yùn)動(dòng) B.使小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度盡量小些 C.舍去紙帶上密集的點(diǎn),利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)間間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測(cè)量 D.選用各處平整程度、光滑程度相同的長(zhǎng)木板做實(shí)驗(yàn) 【答案】(1)乙 (2)乙 (3)35.0(34.5~35.5均可) (4)0.255(0.254~0.256均可) 0.38(0.36~0.42均可) (5)CD 8、用如圖所示的計(jì)時(shí)裝置可以近似測(cè)出氣墊導(dǎo)軌上滑塊的瞬時(shí)速度.已知固定在滑塊上的遮光條的寬度為4 mm,遮光條經(jīng)過(guò)光電門(mén)的遮光時(shí)間為0.04 s. (1)則滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)位置時(shí)的速度大小為_(kāi)_______.
12、 (2)為使更接近瞬時(shí)速度,正確的措施是________. A.換用寬度更窄的遮光條 B.換用寬度更寬的遮光條 C.提高測(cè)量遮光條寬度的精確度 D.使滑塊的釋放點(diǎn)更靠近光電門(mén) 【答案】(1)0.1 m/s (2)A 【解析】(1)v== m/s=0.1 m/s (2)瞬時(shí)速度表示運(yùn)動(dòng)物體在某一時(shí)刻(或經(jīng)過(guò)某一位置時(shí))的速度,當(dāng)Δt→0時(shí),可看成物體的瞬時(shí)速度,Δx越小,Δt也就越小,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;提高測(cè)量遮光條寬度的精確度,不能減小Δt,C項(xiàng)錯(cuò)誤;使滑塊的釋放點(diǎn)更靠近光電門(mén),滑塊通過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度可能更小,時(shí)間更長(zhǎng),D項(xiàng)錯(cuò)誤. 9、如圖所示是用“位移傳感器”測(cè)小車(chē)速度的
13、示意圖,這個(gè)系統(tǒng)由在同一直線上且等高的A、B兩個(gè)小盒組成,A盒裝有紅外線和超聲波發(fā)射器,B盒裝有紅外線和超聲波接收器.A盒被固定在向右運(yùn)動(dòng)的小車(chē)上,B盒固定在桌面上,測(cè)量時(shí)A向B同時(shí)發(fā)射一個(gè)紅外線脈沖和一個(gè)超聲波脈沖(即持續(xù)時(shí)間很短的一束紅外線和一束超聲波),B盒接收到紅外線脈沖時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),接收到超聲波脈沖時(shí)停止計(jì)時(shí),若兩者的時(shí)間差為t1,空氣中聲速為v0,紅外線在A與B之間的傳播時(shí)間可忽略.問(wèn):(x1、x2、Δx未知) (1)發(fā)射紅外線脈沖和超聲波脈沖時(shí)A與B之間的距離為_(kāi)_______. (2)經(jīng)過(guò)短暫的Δt時(shí)間后,進(jìn)行第二次測(cè)量,此次接收兩者的時(shí)間差為t2,已知小車(chē)在遠(yuǎn)離B,則小
14、車(chē)運(yùn)動(dòng)的速度大小為_(kāi)_______. 【答案】(1)v0t1 (2) 【解析】(1)由于紅外線在A與B之間的傳播時(shí)間可忽略,根據(jù)勻速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律得A、B間的距離為x1=v0t1. (2)同理可知:進(jìn)行第二次測(cè)量時(shí),A、B間的距離為x2=v0t2,兩次發(fā)射超聲波脈沖的時(shí)間間隔為Δt,即為小車(chē)運(yùn)動(dòng)Δx=x2-x1所用的時(shí)間,根據(jù)速度的定義式可知小車(chē)運(yùn)動(dòng)的速度大小為v==. 10、(多選)在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中,若打點(diǎn)周期為0.02 s,下列說(shuō)法正確的是( ) A.先啟動(dòng)電源,后拉動(dòng)紙帶 B.先拉動(dòng)紙帶,后啟動(dòng)電源 C.電火花計(jì)時(shí)器使用6 V以下的交變電源 D.連續(xù)n個(gè)計(jì)
15、時(shí)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為(n-1)0.02 s 【答案】AD 【解析】使用計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí),應(yīng)先啟動(dòng)電源,待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后,再拉動(dòng)紙帶,A正確,B錯(cuò)誤;電火花計(jì)時(shí)器使用220 V的交變電源,C錯(cuò)誤;每相鄰的兩個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02 s,連續(xù)n個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)間有(n-1)個(gè)時(shí)間間隔,故時(shí)間間隔為(n-1)0.02 s,D正確. 11、用氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計(jì)時(shí)器能更精確地測(cè)量物體的瞬時(shí)速度.如圖所示,滑塊在牽引力作用下先后通過(guò)兩個(gè)光電門(mén),配套的數(shù)字毫秒計(jì)記錄了遮光條通過(guò)光電門(mén)1的時(shí)間為Δt1=0.29 s,通過(guò)光電門(mén)2的時(shí)間為Δt2=0.11 s,已知遮光條的寬度為3.0 cm,則滑塊通過(guò)光電門(mén)1
16、的速度為_(kāi)_______m/s,通過(guò)光電門(mén)2的速度為_(kāi)_______m/s.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) 【答案】0.10 0.27 【解析】由于滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)遮光條的擋光時(shí)間較短,所以滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)的速度可用遮光條擋光時(shí)間內(nèi)的平均速度表示. 經(jīng)過(guò)光電門(mén)1的速度v1== m/s≈0.10 m/s,經(jīng)過(guò)光電門(mén)2的速度v2== m/s≈0.27 m/s. 12、圖是用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)小車(chē)瞬時(shí)速度時(shí)得到的一條紙帶的一部分,從0點(diǎn)開(kāi)始按照打點(diǎn)的先后依次標(biāo)為0、1、2、3、4、5、6…,現(xiàn)在量得0、1間的距離x1=5.18 cm,1、2間的距離x2=4.40 cm,2、3間的距離x3=3.62
17、cm,3、4間的距離x4=2.78 cm,4、5間的距離x5=2.00 cm,5、6間的距離x6=1.22 cm.(每0.02 s打一次點(diǎn)) (1) 在實(shí)驗(yàn)中,使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先________再________(填“釋放紙帶”或“啟動(dòng)電源”). (2)根據(jù)上面的記錄,計(jì)算打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打1、2、3、4、5點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度值并填在表中. 位置 1 2 3 4 5 v/(ms-1) (3)根據(jù)(2)中表格,在圖中畫(huà)出小車(chē)的速度-時(shí)間圖像,并說(shuō)明小車(chē)速度變化的特點(diǎn). 【答案】(1)啟動(dòng)電源 釋放紙帶 (2)、(3)見(jiàn)解析 【解析】(2)某點(diǎn)的瞬
18、時(shí)速度可用包含該點(diǎn)的一段位移內(nèi)的平均速度表示,打相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔Δt=20.02 s=0.04 s,則 打1點(diǎn)時(shí):v1=≈1.20 m/s 打2點(diǎn)時(shí):v2=≈1.00 m/s 打3點(diǎn)時(shí):v3==0.80 m/s 打4點(diǎn)時(shí):v4=≈0.60 m/s 打5點(diǎn)時(shí):v5=≈0.40 m/s 將數(shù)值填入表格中: 位置 1 2 3 4 5 v/(ms-1) 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 (3)描點(diǎn)并連線得小車(chē)的速度-時(shí)間圖像,如圖所示,由圖像可知,小車(chē)速度逐漸減小. 13、某次實(shí)驗(yàn)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電的頻率為50Hz,紙帶的記錄如
19、圖所示,圖中O點(diǎn)為紙帶的第一個(gè)點(diǎn),接下來(lái)的前幾個(gè)點(diǎn)模糊,因此從A點(diǎn)開(kāi)始每打五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn): (1)推測(cè)紙帶的運(yùn)動(dòng)是加速運(yùn)動(dòng)還是減速運(yùn)動(dòng)? ______________________________________________________________。 (2)在打出A、F這兩點(diǎn)的時(shí)間間隔中,紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度是________。 (3)B點(diǎn)的瞬時(shí)速度為_(kāi)_______。 【答案】(1)加速運(yùn)動(dòng) (2)36.50cm/s (3)25.20 cm/s 【解析】(1)從A點(diǎn)開(kāi)始各相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為 t=0.025s=0.1s,每隔0.1s紙帶運(yùn)動(dòng)的位移分別是
20、 x1=2.15cm、x2=2.89cm、x3=3.74cm、x4=4.32cm、 x5=5.15cm,間距逐漸增加,說(shuō)明紙帶做加速運(yùn)動(dòng)。 (2)A、F間紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度為 v==cm/s=36.50 cm/s。 (3)B點(diǎn)的瞬時(shí)速度可以用AC段的平均速度表示,故vB===cm/s=25.20 cm/s。 14、如圖所示,某同學(xué)在做“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時(shí),對(duì)打出的一條紙帶進(jìn)行研究(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50 Hz),該同學(xué)在紙帶上按每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),取了A、B、C、D、E、F等計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行研究,該同學(xué)已求出了一些計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度,其數(shù)值見(jiàn)表格. (1)關(guān)
21、于用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn),以下說(shuō)法正確的是________. A.長(zhǎng)木板帶滑輪的一端必須伸出桌面外側(cè) B.實(shí)驗(yàn)時(shí)小車(chē)應(yīng)從靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置釋放 C.應(yīng)先釋放小車(chē),再啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 D.牽引小車(chē)的鉤碼質(zhì)量越大越好 (2)根據(jù)圖中紙帶提供的信息,該同學(xué)已經(jīng)計(jì)算出了打下B、D、E這三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度,請(qǐng)你幫助他計(jì)算出打下計(jì)數(shù)點(diǎn)C時(shí)小車(chē)的速度(保留2位有效數(shù)字),并填入相應(yīng)空格. 計(jì)數(shù)點(diǎn) B C D E v/(m/s) 0.40 0.56 0.64 (3)以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系(A點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻為坐標(biāo)系中的0時(shí)刻),根據(jù)以上數(shù)據(jù)在圖中所給的坐標(biāo)紙中作出小車(chē)的v-t圖線. (4)根據(jù)圖象可得,小車(chē)在打下A點(diǎn)時(shí)的速度vA=________ m/s,小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度a=________ m/s2.(以上結(jié)果均保留2位有效數(shù)字) 【答案】(1)AB (2)0.48 (3)如圖所示 (4)0.32 0.80
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