高中高考物理复习备考力学实验高考真题汇编含答案解析.docx
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高中高考物理复习备考力学实验高考真题汇编含答案解析
2019高考物理复习备考力学实验高考真题汇编(含答案解析)
1.(2018•新课标Ⅱ)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数,跨过光滑定滑轮的细线两端分別与木块和弹簧秤相连,滑轮和木块间的细线保持水平,在木块上方放置砝码,缓慢向左拉动水平放置的木板,当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时,弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小。
某次实验所得数据在
下表中给出,其中f4的值可从图(b)中弹簧秤的示数读出。
砝码的质量m/kg
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
滑动摩擦力
2.15
2.36
2.55
f4
2.93
回答下列问题:
(1)f4= N;
(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f﹣m图线;
(3)f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度大小g之间的关系式为f= ,f﹣m图线(直线)的斜率的表达式为k= ;
(4)取g=9.80m/s2,由绘出的f﹣m图线求得μ= (保留2位有效数字)
2.(2018•北京)用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。
主要实步骤如下:
a.安装好实验器材,接通电源后,让拖着纸带的小车沿长木板运动,重复几次。
b.选出一条点迹清晰的纸带,接一个合适的点当作计时起点O(t=0),然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点,如图2中A、B、C、D、E、F……所示。
c.通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E、……点时小车的速度,分别记作v1,v2,v3,v4,v5……
d.以速度v为纵轴,时间t为横轴建立直角坐标系,在坐标纸上描点,如图3所示。
结合上述实验步骤,请你完成下列任务:
(1)在下列仪器和器材中,还需要使用的有 和 (填选项前的字母)
A.电压合适的50Hz交流电源
B.电压可调的直流电源
C.刻度尺
D.秒表
E.天平(含砝码)
(2)在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点,请在该图中标出计数点C对应的坐标点,并画出v﹣t图象。
(3)观察v﹣t图象,可以判断小车做匀变速直线运动,其依据是 。
v﹣t图象斜率的物理意义是 。
(4)描绘v﹣t图象前,还不知道小车是否做匀变速直线运动。
用平均速度表示各计数点的瞬时速度,从理论上讲,对△t的要求是 (选填“越小越好”或“与大小无关”);从实验的角度看,选取的△x大小与速度测量的误差 (选填“有关”或“无关”)。
(5)早在16世纪末,伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的。
当时只能靠滴水计时,为此他设计了如图4所示的“斜面实验”,反复做了上百次,验证了他的猜想。
请你结合匀变速直线运动的知识,分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的。
3.(2018•海南)学生课外实验小组使用如图所示的实验装置测量重力加速度大小。
实验时,他们先测量分液漏斗下端到水桶底部的距离s;然后使漏斗中的水一滴一滴地下落,调整阀门使水滴落到桶底发出声音的同时,下一滴水刚好从漏斗的下端滴落;用秒表测量第1个水滴从漏斗的下端滴落至第n个水滴落到桶底所用的时间t。
(1)重力加速度大小可表示为g= (用s、n、t表示);
(2)如果某次实验中,s=0.90m,n=30,t=13.0s,则测得的重力加速度大小g= m/s2;(保留2位有效数字)
(3)写出一条能提高测量结果准确程度的建议:
。
4.(2018•新课标Ⅰ)如图(a),一弹簧上端固定在支架顶端,下端悬挂一托盘:
一标尺由游标和主尺构成,主尺竖直固定在弹簧左边;托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置,简化为图中的指针。
现要测量图(a)中弹簧的劲度系数。
当托盘内没有砝码时,移动游标,使其零刻度线对准指针,此时标尺读数为1.950cm;当托盘内放有质量为0.100kg的砝码时,移动游标,再次使其零刻度线对准指针,标尺示数如图(b)示数,其读数为 cm.当地的重力加速度大小为9.80m/s2,此弹簧的劲度系数为 N/m(保留3位有效数字)。
5.(2018•天津)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,所有器材有:
方木板一块,白纸,量程为5N的弹簧测力计两个,橡皮条(带两个较长的细绳套),刻度尺,图钉(若干个)。
①具体操作前,同学们提出了如下关于实验操作的建议,其中正确的有 。
A.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上
B.重复实验再次进行验证时,结点O的位置可以与前一次不同
C.使用测力计时,施力方向应沿测力计轴线;读数时视线应正对测力计刻度
D.用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力
②该小组的同学用同一套器材做了四次实验,白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点,如下图所示。
其中对于提高实验精度最有利的是 。
6.(2018•江苏)某同学利用如图所示的实验装置来测量重力加速度g。
细绳跨过固定在铁架台上的轻质滑轮,两端各悬挂一只质量为M的重锤。
实验操作如下:
①用米尺量出重锤1底端距地面的高度H;
②在重锤1上加上质量为m的小钩码;
③左手将重锤2压在地面上,保持系统静止。
释放重锤2,同时右手开启秒表,在重锤1落地时停止计时,记录下落时间;
④重复测量3次下落时间,取其平均值作为测量值t。
请回答下列问题:
(1)步骤④可以减小对下落时间t测量的 (选填“偶然”或“系统”)误差。
(2)实验要求小钩码的质量m要比重锤的质量M小很多,主要是为了 。
(A)使H测得更准确
(B)使重锤1下落的时间长一些
(C)使系统的总质量近似等于2M
(D)使细绳的拉力与小钩码的重力近似相等
(3)滑轮的摩擦阻力会引起实验误差。
现提供一些橡皮泥用于减小该误差,可以怎么做?
(4)使用橡皮泥改进实验后,重新进行实验测量,并测出所用橡皮泥的质量为m0.用实验中的测量量和已知量表示g,得g= 。
7.(2017•新课标Ⅲ)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,将画有坐标轴(横轴为x轴,纵轴为y轴,最小刻度表示1mm)的纸贴在桌面上,如图(a)所示。
将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分除外),另一端P位于y轴上的A点时,橡皮筋处于原长。
(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O,此时拉力F的大小可由测力计读出。
测力计的示数如图(b)所示,F的大小为 N。
(2)撤去
(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A点;现使用两个测力计同时拉橡皮筋,再次将P端拉至O点,此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向,由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1=4.2N和F2=5.6N。
(i)用5mm长度的线段表示1N的力,以O点为作用点,在图(a)中画出力F1、F2的图示,然后按平行四边形定则画出它们的合力F合;
(ii)F合的大小为 N,F合与拉力F的夹角的正切值为 。
若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,则该实验验证了力的平行四边形定则。
8.(2017•江苏)利用如图1所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系.小车的质量为M=200.0g,钩码的质量为m=10.0g,打点计时器的电源为50Hz的交流电.
(1)挂钩码前,为了消除摩擦力的影响,应调节木板右侧的高度,直至向左轻推小车观察到 .
(2)挂上钩码,按实验要求打出的一条纸带如图2所示.选择某一点为O,一次每隔4个计时点取一个计数点.用刻度尺量出相邻计数点间的距离△x,记录在纸带上.计算打出各计数点时小车的速度v,其中打出计数点“1”时小车的速度v1= m/s.
(3)将钩码的重力视位小车受到的拉力,取g=9.80m/s2,利用W=mg△x算出拉力对小车做的功W.利用Ek=
Mv2算出小车动能,并求出动能的变化量△Ek.计算结果见下表.
W/×10﹣3J
2.45
2.92
3.35
3.81
4.26
△Ek/×10﹣3J
2.31
2.73
3.12
3.61
4.00
请根据表中的数据,在答题卡的方格纸上作出△Ek﹣W图象.
(4)实验结果表明,△Ek总是略小于W.某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的.用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F= .
9.(2017•新课标Ⅰ)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计时器”计量时间。
实验前,将该计时器固定在小车旁,如图(a)所示。
实验时,保持桌面水平,用手轻推一下小车。
在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图(b)记录了桌面上连续6个水滴的位置。
(已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴)
(1)由图(b)可知,小车在桌面上是 (填“从右向左”或“从左向右”)运动的。
(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。
小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为 m/s,加速度大小为 m/s2.(结果均保留2位有效数字)
10.(2017•天津)如图所示,打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置验证机械能守恒定律。
①对于该实验,下列操作中对减小实验误差有利的是 。
A.重物选用质量和密度较大的金属锤
B.两限位孔在同一竖直面内上下对正
C.精确测量出重物的质量
D.用手托稳重物,接通电源后,撒手释放重物
②某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50Hz的交流电源上,按正确操作得到了一条完整的纸带,由于纸带较长,图中有部分未画出,如图所示。
纸带上各点是打点计时器打出的计时点,其中O点为纸带上打出的第一个点。
重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出,利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有 。
A.OA、AD和EG的长度B.OC、BC和CD的长度
C.BD、CF和EG的长度D.AC、BD和EG的长度
11.(2017•北京)如图1所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。
利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。
(1)打点计时器使用的电源是 (选填选项前的字母)。
A.直流电源B.交流电源
(2)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力。
正确操作方法是 (选填选项前的字母)。
A.把长木板右端垫高B.改变小车的质量
在不挂重物且 (选填选项前的字母)的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。
A.计时器不打点B.计时器打点
(3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O.在纸带上依次取A、B、C…若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T.测得A、B、C…各点到O点的距离为x1、x2、x3…,如图2所示。
实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg,从打O点打B点的过程中,拉力对小车做的功W= ,打B点时小车的速度v= 。
(4)以v2为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据做如图3所示的v2﹣W图象。
由此图象可得v2随W变化的表达式为 。
根据功与能的关系,动能的表达式中可能包含v2这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是 。
(5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满足远小于小车质量的条件,则从理论上分析,图4中正确反映v2﹣W关系的是 。
12.(2017•新课标Ⅱ)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度的之间的关系.使用的器材有:
斜面、滑块、长度不同的挡光片、光电计时器.
实验步骤如下:
①如图(a),将光电门固定在斜面下端附近:
将一挡光片安装在滑块上,记下挡光片前端相对于斜面的位置,令滑块从斜面上方由静止开始下滑;
②当滑块上的挡光片经过光电门时,用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间△t;
③用△s表示挡光片沿运动方向的长度(如图(b)所示),
表示滑块在挡光片遮住光线的△t时间内的平均速度大小,求出
;
④将另一挡光片换到滑块上,使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同,令滑块由静止开始下滑,重复步骤②、③;
⑤多次重复步骤④
⑥利用实验中得到的数据作出
﹣△t图,如图(c)所示
完成下列填空:
(1)用a表示滑块下滑的加速度大小,用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小,则
与vA、a和△t的关系式为
= .
(2)由图(c)可求得,vA= cm/s,a= cm/s2.(结果保留3位有效数字)
13.(2017•浙江)在“研究平抛运动”实验中:
(1)图1是横档条卡住平抛小球,用铅笔标注小球最高点,确定平抛运动轨迹的方法,坐标原点应选小球在斜槽末端点时的 .
A.球心B.球的上端C.球的下端
在此实验中,下列说法正确的是 (多选).
A.斜槽轨道必须光滑
B.记录的点应适当多一些
C.用光滑曲线把所有的点连接起来
D.y轴的方向根据重锤线确定.
(2)图2是利用图1装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片,由照片可以判断实验操作错误的是 .
A.释放小球的初速度不为0
B.释放小球的初始位置不同
C.斜槽末端切线不平.
(3)如图3所示是利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置,其中正确的是 .
14.(2016•上海)在“用DIS研究机械能守恒定律”的实验中,用到的传感器是 传感器.若摆锤直径的测量值大于其真实值会造成摆锤动能的测量值偏 .(选填:
“大”或“小”).
15.(2016•江苏)某同学用如图1所示的装置验证机械能守恒定律.一根细线系住钢球,悬挂着铁架台上,钢球静止于A点,光电门固定在A的正下方.在钢球底部竖直地粘住一片宽带为d的遮光条.将钢球拉至不同位置由静止释放,遮光条经过光电门的挡光时间t时由计时器测出,取v=
作为钢球经过A点时的速度.记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t,计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小△Ep与动能变化大小△Ek,就能验证机械能是否守恒.
(1)△Ep=mgh计算钢球重力势能变化的大小,式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到 之间的竖直距离.
(A)钢球在A点时的顶端
(B)钢球在A点时的球心
(C)钢球在A点时的底端
(2)用△Ek=
mv2计算钢球动能变化的大小,用刻度尺测量遮光条宽度,示数如图2所示,其读数为 cm.某次测量中,计时器的示数为0.0100s,则钢球的速度为v= m/s.
(3)下表为该同学的实验结果:
△Ep(×10﹣2J)
4.892
9.786
14.69
19.59
29.38
△Ek(×10﹣2J)
5.04
10.1
15.1
20.0
29.8
他发现表中的△Ep与△Ek之间存在差异,认为这是由于空气阻力造成的.你是否同意他的观点?
请说明理由.
(4)请你提出一条减小上述差异的改进建议.
16.(2016•新课标Ⅱ)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究,实验装置如图所示:
轻弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一物块接触而不连接,纸带穿过打点计时器并与物块连接。
向左推物块使弹簧压缩一段距离,由静止释放物块,通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能。
(1)实验中涉及到下列操作步骤:
①把纸带向左拉直
②松手释放物块
③接通打点计时器电源
④向左推物块使弹簧压缩,并测量弹簧压缩量
上述步骤正确的操作顺序是 (填入代表步骤的序号)。
17.(2016•浙江)某同学在“探究弹簧和弹簧伸长的关系”的实验中,测得图中弹簧OC的劲度系数为500N/m.如图1所示,用弹簧OC和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法”实验.在保持弹簧伸长1.00cm不变的条件下,
(1)若弹簧秤a、b间夹角为90°,弹簧秤a的读数是 N(图2中所示),则弹簧秤b的读数可能为 N.
(2)若弹簧秤a、b间夹角大于90°,保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变,减小弹簧秤b与弹簧OC的夹角,则弹簧秤a的读数是 、弹簧秤b的读数 (填“变大”、“变小”或“不变”).
18.(2016•天津)某同学利用图1示装置研究小车的匀变速直线运动。
①实验中必要的措施是 。
A.细线必须与长木板平行
B.先接通电源再释放小车
C.小车的质量远大于钩码的质量
D.平衡小车与长木板间的摩擦力
②他实验时将打点机器接到频率为50Hz的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图2所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出)。
s1=3.59cm,s2=4.41cm,s3=5.19cm,s4=5.97cm,s5=6.78cm,s6=7.64cm。
则小车的加速度a= m/s2(要求充分利用测量的数据),打点计时器在打B点时小车的速度vB= m/s。
(结果均保留两位有效数字)
19.(2016•四川)用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能。
将弹簧放置在水平气垫导轨上,左端固定,右端在O点;在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门,计时器(图中未画出)与两个光电门相连。
先用米尺测得B、C两点间距离s,再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A,静止释放,计时器显示遮光片从B到C所用的时间t,用米尺测量A、O之间的距离x。
(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是 。
(2)为求出弹簧的弹性势能,还需要测量 。
A.弹簧原长B.当地重力加速度C.滑块(含遮光片)的质量
(3)增大A、O之间的距离x,计时器显示时间t将 。
A.增大B.减小C.不变。
20.(2016•新课标Ⅰ)某同学用图(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律,其中打点计时器的电源为交流电源,可以使用的频率有20Hz、30Hz和40Hz,打出纸带的一部分如图(b)所示。
该同学在实验中没有记录交流电的频率f,需要用实验数据和其他条件进行推算。
(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落,利用f和图(b)中给出的物理量可以写出:
在打点计时器打出B点时,重物下落的速度大小为 ,打出C点时重物下落的速度大小为 ,重物下落的加速度的大小为 。
(2)已测得s1=8.89cm,s2=9.5cm,s3=10.10cm;当重力加速度大小为9.80m/s2,试验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%.由此推算出f为 Hz。
21.(2016•海南)某同学利用图(a)所示的实验装置探究物块速度随时间的变化.物块放在桌面上,细绳的一端与物块相连,另一端跨过滑轮挂上钩码.打点计时器固定在桌面左端,所用交流电源频率为50Hz.纸带穿过打点计时器连接在物块上.启动打点计时器,释放物块,物块在钩码的作用下拖着纸带运动.打点计时器打出的纸带如图(b)所示(图中相邻两点间有4个点未画出).
根据实验数据分析,该同学认为物块的运动为匀加速运动.回答下列问题:
(1)在打点计时器打出B点时,物块的速度大小为 m/s.在打出D点时,物块的速度大小为 m/s;(保留两位有效数字)
(2)物块的加速度大小为 m/s2.(保留两位有效数字)
22.(2016•北京)利用图1装置做“验证机械能守恒定律”实验.
①为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的 .
A.动能变化量与势能变化量
B.速度变化量和势能变化量
C.速度变化量和高度变化量
②除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的两种器材是
A.交流电源B.刻度尺C.天平(含砝码)
③实验中,先接通电源,再释放重物,得到图2所示的一条纸带.在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC.
已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T.设重物的质量为m.从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能变化量△Ep= ,动能变化量△Ek= .
④大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是
A.利用公式v=gt计算重物速度
B.利用公式v=
计算重物速度
C.存在空气阻力和摩擦力阻力的影响
D.没有采用多次试验去平均值的方法.
⑤根据以下方法研究机械能是否守恒:
在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点O的距离h,计算对应计数点的重物速度v,描绘v2﹣h图象,并做如下判断:
若图象是一条过原点的直线,则重物下落过程中机械能守恒.请你分析论证该同学的判断依据是否正确.
23.(2015•山东)某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则.
实验步骤:
①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上,使其轴线沿竖直方向.
②如图1甲所示,将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上,另一端用圆珠笔尖竖直向下拉,直到弹簧秤示数为某一设定值时,将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2,记录弹簧秤的示数F,测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l).每次将弹簧秤示数改变0.50N,测出所对应的l,部分数据如表所示:
F/N
0
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
l/cm
l0
10.97
12.02
13.00
13.98
15.05
③找出②中F=2.50N时橡皮筋两端的位置,重新标记为O、O',橡皮筋的拉力记为FOO′.
④在秤钩上涂抹少许润滑油,将橡皮筋搭在秤钩上,如图1乙所示.用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端,使秤钩的下端达到O点,将两笔尖的位置标记为A、B,橡皮筋OA段的拉力记为FOA,OB段的拉力记为FOB.
完成下列作图和填空:
(1)利用表中数据在图2的坐标纸上画出F﹣l图线.
(2)测得OA=6.00cm,OB=7.60cm,则FOA的大小为 N.
(3)根据给出的标度,在图3中作出FOA和FOB的合力F'的图示.
(4)通过比较F'与 的大小和方向,即可得出实验结论.
24.(2014•安徽)图1是“研究平抛物体运动”的实验装置图,通过描点画出平抛小球的运动轨迹。
(1)以下是实验过程中的一些做法,其中合理的是 。
a.安装斜槽轨道,使其末端保持水平
b.每次小球释放的初始位置可以任意选择
c.每次小球应从同一高度由静止释放
d.为描出小球的运动轨迹,描绘的点可以用折线连接
(2)实验得到平抛小球的运动轨迹,在轨迹上取一些点,以平抛起点O为坐标原点,测量它们的水平坐标x和竖直坐标y,图2中y﹣x2图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是 。
(3)图3是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹,O为平抛的起点,在轨迹上任取三点A、B、C,测得A、B两点竖直坐标y1为5.0cm,y2为45.0cm,A、B两点水平间距△x为 cm,则平抛小球的初速度v0为 m/s,若C点的竖直坐标y3为60.0cm,则小球在C点的速度vC为 m/s(结果保留两位有效数字,g取10m/s2)。
25.(2014•大纲卷)现用频闪照相方法来研究物块的变速运动.在一小物块沿斜面向下运动的过程中,用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示.拍摄时频闪频率是10Hz;通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x1、x2、x3、x
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