福建师范大学21秋《热力学与统计物理》离线作业2-001答案_82

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1、福建师范大学21秋热力学与统计物理离线作业2-001答案1. 一频率为1 kHz的声源以vS=34 ms的速率向右运动。在声源的右方有一反射面,该反射面以v1=68 ms的一频率为1 kHz的声源以vS=34 ms的速率向右运动。在声源的右方有一反射面,该反射面以v1=68 ms的速率向左运动。设空气中的声速为=340 ms。试求:(1)声源所发射的声波在空气中的波长;(2)每秒内到达反射面的波数;(3)反射波在空气中的波长。正确答案:(1)在声源右侧声源向着观测者运动静止的观测者接收到的频率为rn rn (2)每秒到达反射面的波数为反射面接收到的频率。在这种情况下波源和接收者都运动而且相互接

2、近所以每秒到达反射面的波数为rn本题为多普勒效应对各种不同情况的应用问题。波在空气中的波长等于波速除以相对于空气静止的观测者测到的频率。2. 激光的方向性要比手电筒的差。( )激光的方向性要比手电筒的差。( )正确答案: 3. 下列性质中大分子溶液不具备的是( )A系统具有很大的相界面B扩散慢C不能透过半透膜D具有丁下列性质中大分子溶液不具备的是( )A系统具有很大的相界面B扩散慢C不能透过半透膜D具有丁达尔效应正确答案:A4. 下列数据中,最符合实际情况的是()A人的正常体温为27B人的正常心率为72次/分C小王能听到400KHz的声音D下列数据中,最符合实际情况的是()A人的正常体温为27

3、B人的正常心率为72次/分C小王能听到400KHz的声音D人讲话时声音可达120dBA、人体的正常体温是36.5左右,故A错误;B、人的脉搏在每分钟60次多一点,即心率在每分钟60次多一点;72次/分符合实际情况;故B正确;C、人听到的声音的频率范围是20Hz到20000Hz;选项中的400kHz=400000Hz,在人的听觉范围之外,故小王听不到;故C错误;D、人讲话时声音在60dB左右,达不到120dB(电锯工作时声音在110dB);故D错误;故选B5. 假设氢原子外于n=3,l=1的激发态则原子的轨道角动量在空间有哪些可能取向?计算各可能取向的角动假设氢原子外于n=3,l=1的激发态则原

4、子的轨道角动量在空间有哪些可能取向?计算各可能取向的角动量与z轴之间的夹角正确答案:6. 证明当入射角=45时,光波在任何两种介质界面上的反射都有rp=r2。证明当入射角=45时,光波在任何两种介质界面上的反射都有rp=r2。正确答案:证明 因为1=45所以rn证明因为1=45,所以7. 用内能判据导出热、力学和相变平衡条件用内能判据导出热、力学和相变平衡条件内能判据的数学表达形式为 (1) 对于推导平衡条件而言,只涉及U=0,不必考查2U0 为简化,设系统由两个均匀部分(或子系统)组成,分别代表两个相,相互接触,彼此之间可以发生能量与物质的交换,而且两个系统的体积也可以改变,但保持总的S,V

5、及N不变令U1,U2;S1,S2;V1,V2;N1,N2分别代表两个子系统的内能、熵、体积和摩尔数对整个系统,有 U=U1+U2, (2a) S=S1+S2, V=V1+V2, N=N1+N2 (2b) 于是有 (3) 由约束条件(2b),得 S2=-S1, V2=-V1, N2=-N1. (4) 利用(4),则(3)化为 U=(T1-T2)S1-(p1-p2)V1+(1-2)N1. (5) 根据内能判据,内能取极小的必要条件为U=0由于(5)式中的S1,V1和N1均可独立改变,故得平衡条件 (6) 8. 高聚物熔体的剪切黏度在牛顿区都相等。 ( )高聚物熔体的剪切黏度在牛顿区都相等。()正确

6、9. 环氧丙烷经开环聚合后,可得到不同立构的聚合物(无规、全同、间同),试写出它们的立构的不同,并大致预计它们对环氧丙烷经开环聚合后,可得到不同立构的聚合物(无规、全同、间同),试写出它们的立构的不同,并大致预计它们对聚合物性能各带来怎样的影响?聚环氧丙烷的结构式如下,存在一个不对称碳原子(有星号的),因而有全同、间同和无规立构体。 性能的影响是:全同或间同立构易结晶,熔点高,材料有一定强度。其中全同立构的结晶度、熔点、强度会比间同立构略高一点。无规立构不结晶或结晶度低,强度差。 常见错误分析:“只存在间同立构,不存在全同立构。” 以上写法省略了H,根据上述结构式,似乎只存在间同不存在全同。这

7、是一种误解,实际上碳的四个价键为四面体结构,三个价键不会在一个平面上。在平面上表示的只是一个示意,全同与间同的真正区别在于CH3是全在纸平面之上(或之下),或间隔地在纸平面之上和之下。 10. 在狭义相对论中通常认为时间是:A、不存在的B、相对的C、绝对的D、不变的在狭义相对论中通常认为时间是:A、不存在的B、相对的C、绝对的D、不变的正确答案: B11. 下列关于生活中温度值的说法正确的是()A水不达到100不会沸腾B广州的冬天洗澡一般用50的水C让人感到下列关于生活中温度值的说法正确的是()A水不达到100不会沸腾B广州的冬天洗澡一般用50的水C让人感到舒适的气温为25左右D水不低于0不会

8、凝固成冰A、在标准大气压下水的沸点为100,如果气压较低,水低于100此选项错误;B、人体正常体温在37左右,洗澡水是温度应该略高于体温,不可能达到50此选项错误;C、人体正常体温在37左右,让人感觉舒适的气温在25左右此选项正确;D、标准大气压下水的凝固点是0,若气压较小,凝固点将高于0此选项错误故选C12. 在蒸汽压缩式制冷机中,从冷凝器流出的液体经节流后温度降低了,并有部分液体变为同温度的蒸汽,试解释为什么在蒸汽压缩式制冷机中,从冷凝器流出的液体经节流后温度降低了,并有部分液体变为同温度的蒸汽,试解释为什么温度降低反而使液体蒸发?节流过程是等焓过程,即U1+p1V1=U2+p2V2,其中

9、下标“1”表示初态,下标“2”表示末态已知液体经节流以后温度降低,内能减小,而节流膨胀后压强显著减小,要维持焓的不变只能显著地增加体积部分液体的汽化能显著增加系统的总体积,以维持焓的不变,所以必然有部分液体蒸发13. 用方解石分析X射线谱,已知方解石的晶格常量为3.02910-10m,今在4320和4042的掠射方向上观察到两条主最用方解石分析X射线谱,已知方解石的晶格常量为3.02910-10m,今在4320和4042的掠射方向上观察到两条主最大谱线,求这两条谱线的波长由2dsin=k(k=1,2,)得: k=1时 1=2dsin1=0.4165nm,2=2dsin2=0.3950nm k=

10、2时 1=dsin1=0.2082nm, 2=dsin2=0.2605nm 14. 太阳光射到地球大气顶层的强度为1.38104w/m2。求该处太阳光内的电场强度和磁感应强度的方均根值。(视太阳光太阳光射到地球大气顶层的强度为1.38104w/m2。求该处太阳光内的电场强度和磁感应强度的方均根值。(视太阳光为简谐电磁波。) 太阳光内的电场强度的方均根值为 =7.210-6V/m 太阳光内的磁感应强度的方均根值为 Brms=Erms/c=7.2102/(3108) =2.410-6T知识点窍 简谐电磁波的强度: 逻辑推理 太阳光照射到地球大气层的强度已知,并且将太阳光视为简谐电磁波,即简谐电磁波

11、的强度已知,则根据简谐电磁波的强度公式可以求出电场强度和磁场强度。 15. 一束单价铜离子以1.0105m/s的速率进入质谱仪的均匀磁场,转过180后各离子打在照相底片上,如磁感应强度为0.一束单价铜离子以1.0105m/s的速率进入质谱仪的均匀磁场,转过180后各离子打在照相底片上,如磁感应强度为0.50T,试计算质量为63u和65u的两同位素分开的距离(1u=1.6610-27kg)。两同位素在质谱仪中作圆周运动的半径分别为R1、R2,同两位素分开的距离为 16. 1976年唐山大地震为里氏9.2级,试求那次地震所释放的总能量,该能量相当于几个百万吨级氢弹爆炸所释放的能量?1976年唐山大

12、地震为里氏9.2级,试求那次地震所释放的总能量,该能量相当于几个百万吨级氢弹爆炸所释放的能量?(“百万吨”是指相当的TNT炸药的质量,1kg TNT炸药爆炸时释放的能量为4.6106J。)由已知公式可知 相当于氢弹爆炸所释放能量的百万吨级数为 个 17. 下列说法中,正确的是()A月亮是一个巨大的光源B光在真空中的速度是340m/sC影子的形成是由于光的直线传下列说法中,正确的是()A月亮是一个巨大的光源B光在真空中的速度是340m/sC影子的形成是由于光的直线传播D漫反射不遵守光的反射规律A、月亮本身不能发光,它反射的是太阳光,因此不是光源,故该选项说法错误;B、光在真空中的传播速度是310

13、8m/s,故该选项说法错误;C、影子、日食、月食都是由光的直线传播形成的,故该选项说法正确;D、漫反射也遵守光的反射定律,故该选项说法错误故选C18. 15cm长的左旋葡萄糖溶液使钠光的偏振面转了25.6求溶液浓度(已知=-51.4/(dmgcm-3)15cm长的左旋葡萄糖溶液使钠光的偏振面转了25.6求溶液浓度(已知=-51.4/(dmgcm-3)溶液浓度为 19. 用显微镜观察球晶半径随时间的变化,从而求得的结晶速度参数是 ( ) At1/2 BAvrami公式的速率常数K C用显微镜观察球晶半径随时间的变化,从而求得的结晶速度参数是()At1/2BAvrami公式的速率常数KC结晶线生长

14、率C20. 单晶、树枝状晶、串晶、球晶等都是多晶体。( )单晶、树枝状晶、串晶、球晶等都是多晶体。()错误21. 以下哪种材料的密度最大 ( ) A高压聚乙烯 B低压聚乙烯 C聚丙烯以下哪种材料的密度最大()A高压聚乙烯B低压聚乙烯C聚丙烯B22. 光在_才能沿直线传播光在不同的物质中的传播速度不相同,光在_传播速度最大,其大小为_千米/光在_才能沿直线传播光在不同的物质中的传播速度不相同,光在_传播速度最大,其大小为_千米/秒光只有在同一均匀介质中才会沿直线传播如果介质不均匀或从一种介质到另一种介质,光的传播方向就会发生偏折光在真空中的传播速度是宇宙中最快的速度,是3105km/s故答案为

15、同一均匀介质中,真空,310523. 手头只有一盏白炽灯,如何简便地估计一个凹面反射镜的曲率半径和焦距?手头只有一盏白炽灯,如何简便地估计一个凹面反射镜的曲率半径和焦距?令发光的白炽灯对着凹面镜反射成像,使灯离凹面镜尽量远一些,此时的像距(像到凹面镜顶点的距离)就近似为焦距焦距的二倍就是凹面镜的曲率半径24. 有一个平绕于圆筒上的螺旋线圈,长10cm,直径1cm,共有线圈1000匝,用32号漆包线绕制,漆包线的电阻是247km(20有一个平绕于圆筒上的螺旋线圈,长10cm,直径1cm,共有线圈1000匝,用32号漆包线绕制,漆包线的电阻是247km(20)若把这线圈接在电动势为2V的蓄电池上,

16、问:将螺旋线圈视作无限长螺线管 线圈自感为 电路时间常数 $对RL电路 开始时电流增长率为 $恒定电流t时$稳定原线圈中所储存的能量为;能量密度为 25. 哪位科学家建立的电磁理论指出光是一种电磁波?A、牛顿B、爱因斯坦C、柯普亮D、麦克斯韦哪位科学家建立的电磁理论指出光是一种电磁波?A、牛顿B、爱因斯坦C、柯普亮D、麦克斯韦正确答案: D26. “文明迎奥运,安全我先行”,以下几种做法中存在安全隐患的是 A在公路上骑飞车 B在高压线附近放风筝C检修“文明迎奥运,安全我先行”,以下几种做法中存在安全隐患的是A在公路上骑飞车B在高压线附近放风筝C检修电器之前先将电源断开D在泳池边看到水不很深就贸

17、然下水游泳ABD27. 本征半导体、单一的杂质半导体都和PN结一样具有单向导电性吗?本征半导体、单一的杂质半导体都和PN结一样具有单向导电性吗?本征半导体和单一的杂质半导体并不具有单向导电性。28. 光在真空中传播的速度为_m/s日食和月食是太阳、地球、月球运动形成的天文现象日食的产生是因为_光在真空中传播的速度为_m/s日食和月食是太阳、地球、月球运动形成的天文现象日食的产生是因为_转到了太阳和地球间,地球恰处在_的影内(后两空选填“太阳”、“地球”或“月球”)(1)光在真空中传播的速度为3108m/s;(2)日食的产生是因为月球转到了太阳和地球间,月球的影子落在地球上,地球上在月球的影子里

18、的人看不到太阳故答案为:3108;月球;月球29. HCN分子的转动、振动自由度分别为( )。A3、6B5、4C2、4D2、7HCN分子的转动、振动自由度分别为( )。A3、6B5、4C2、4D2、7正确答案:C30. 一简谐波在媒质中传播,其波函数为y=010cos(2tx)m,试求在波传播过程中,媒质中质点运动的最大一简谐波在媒质中传播,其波函数为y=010cos(2tx)m,试求在波传播过程中,媒质中质点运动的最大速度。正确答案:在简谐波传播过程中媒质中每一个质点都在其平衡位置附近作简谐振动其速度为rn rn 质点运动的最大速度为rn vmax=063(ms)rn 由题设波函数可知该简谐

19、波的波速为rn =2(ms)从以上结论可知,波的传播速度和媒质中质点的运动速度是两个完全不同的概念,请注意区分。31. 密度为的不可压缩液体置于一开口的圆柱形容器内,若此容器绕对称轴作高速旋转,求液体内压强分布和液体表面密度为的不可压缩液体置于一开口的圆柱形容器内,若此容器绕对称轴作高速旋转,求液体内压强分布和液体表面的形状。从流体静力学角度求解。 以容器为参考系,以液面中心为原点,如图9.8所示。此时流体内任一流体质点都受到重力与惯性力的作用,相应的体力密度为-g和,其中为沿水平方向的单位向量。由流体静力学方程 得到 所以有 =2rdr-gdz 积分后得 当r=0时,z=0,p=p0(p0是

20、液体表面的压强,即大气压强),代入上式,最后求得液体内压强分布为 由于液体表面上任一点的压强为大气压强p=p0,最后得到液体表面的曲线方程为 由此式知道液体表面为一旋转抛物线。 32. 下列措施中,在传播途径中减弱噪声的是()A在市区内,禁止机动车鸣笛B在嘈杂的车间,工人戴着防噪声耳罩C下列措施中,在传播途径中减弱噪声的是()A在市区内,禁止机动车鸣笛B在嘈杂的车间,工人戴着防噪声耳罩C机动车辆都安装有消声器D现代城市住宅安装双层中空玻璃窗A、禁止机动车鸣笛,防止了噪声的产生,这是在声源处减弱噪声故A错误B、工人戴着防噪声耳罩,阻止了噪声进入人耳,这是在人耳处减弱噪声故B错误C、机动车辆都安装

21、有消声器,防止了噪声的产生,这是在声源处减弱噪声故C错误D、现代城市住宅安装双层中空玻璃窗,这是在声音从声源处向人耳传播的过程中减弱噪声,属于在传播过程中减弱噪声故D正确故选D33. 氦氖激光为波长632.8nm的红光它的谱线宽度约为10-8nm,试计算它的相干长度氦氖激光为波长632.8nm的红光它的谱线宽度约为10-8nm,试计算它的相干长度由对光源相干性的分析可知,若光源谱线的中心波长为,谱线宽度为,则相干长度为 式中,Le为原子跃迁发光时的波列长度 由上式可得氦氖激光的相干长度为. 34. 2008年5月12日四川省汶川县发生8.0级特大强烈地震后,媒体把地震信息及时传遍全世界,世界各

22、地积极回应,支援2008年5月12日四川省汶川县发生8.0级特大强烈地震后,媒体把地震信息及时传遍全世界,世界各地积极回应,支援灾区,因特网上可以看到全国人民“抗震救灾,众志成城”的很多感人事迹,媒体利用_波传出信息,这种波在真空中的传播速度约为_m/s因为在我们日常生活中,像电脑、电视机、电台、电视台、无线电台或卫星行动通信等都是通过电磁波传播信息的,故答案为:电磁波电磁波与光的传播速度相同,故答案为:3108m/s35. N3-I3O3分子中有极性,但无旋光性的是( )。A,B,C,DN3-I3O3分子中有极性,但无旋光性的是( )。A,B,C,D正确答案:D36. 下列关于声音的说法中正

23、确的是()A人说话时的声音是由声带振动产生的B女高音歌唱家的“高音”是指声音的响下列关于声音的说法中正确的是()A人说话时的声音是由声带振动产生的B女高音歌唱家的“高音”是指声音的响度很大C两名宇航员登上月球后能直接交谈D声音由空气传到水中,速度不变A、人说话时的声音是由声带振动产生的;故A正确B、女高音歌唱家的“高音”是指声音的音调高;故B错误C、月球上是真空的,声音在真空中不传播;故C错误D、声音在水中的传播速度比在空气中要快;故D错误故选A37. 一个透镜的两面分别是平面和球面,球面的曲率半径很大。将球面朝下置于标准平面上,用单色光垂直照明,观察干涉一个透镜的两面分别是平面和球面,球面的

24、曲率半径很大。将球面朝下置于标准平面上,用单色光垂直照明,观察干涉条纹。用什么步骤可以判断球面的凹凸?为什么?轻压透镜,观察条纹变化。如果是凸面,中间空气层最薄,透镜受压后,四周空气楔变薄,圆环条纹向四周扩散。如果是凹面,四周空气层最薄,透镜受压后,中心空气楔变薄,圆环条纹向中心收缩。38. 应力松弛可用哪种模型来描述 ( ) A理想弹簧与理想黏壶串联 B理想弹簧与理想黏壶并联 C四元件模型应力松弛可用哪种模型来描述()A理想弹簧与理想黏壶串联B理想弹簧与理想黏壶并联C四元件模型A39. 确定分子点群,B5H9群属C4v,以B1为顶点的四方锥体有三中心和五中心键。确定分子点群,B5H9群属C4

25、v,以B1为顶点的四方锥体有三中心和五中心键。正确答案:40. 一凸透镜的焦距为12cm,填充表1-3中的空白(物距s为已知),并作出相应的光路图 表1-3一凸透镜的焦距为12cm,填充表1-3中的空白(物距s为已知),并作出相应的光路图表1-3物距s/cm-24-12-6.006.0122436像距s/cm(8)(6)(4)(0)(-12)()(24)(18)横向放大率V(1/3)(1/2)(2/3)(1)(2)(-)(-1)(-1/2)像的虚实(实)(实)(实)()(虚)(实)(实)(实)像的正倒(正)(正)(正)(正)(正)(倒)(倒)(倒)根据薄透镜的物像距高斯公式和横向放大率公式,分

26、别代入数据,把计算结果填于表中空白中光路图从略41. 64g氧气的温厦由0升至50, (1)保持体积不变; (2)保持压强不变。 在这两个过程中氧气各吸收了多少热量?各64g氧气的温厦由0升至50,(1)保持体积不变;(2)保持压强不变。在这两个过程中氧气各吸收了多少热量?各增加了多少内能?对外各作了多少功?42. 设一个平面透射光栅的缝宽为,缝间隔为d,以波长为的光垂直入射。若它的缝数N增大,则A光栅的分辨设一个平面透射光栅的缝宽为,缝间隔为d,以波长为的光垂直入射。若它的缝数N增大,则A光栅的分辨本领提高。B光栅衍射图样中的亮纹变细。C两亮纹之间的间隔增大。D缺少的亮纹级次不变。正确答案:

27、ABD43. 作为“不确定关系”实验的一部分,布雷特(Brent)正在用球杆击打一个高尔夫球并测量它的速度。同时,他的同学瑞贝作为“不确定关系”实验的一部分,布雷特(Brent)正在用球杆击打一个高尔夫球并测量它的速度。同时,他的同学瑞贝卡(Rebecca)把时空结构搞乱了。令瑞贝卡惊奇的是,他打开了一个通往另一个世界的孔洞。布雷特和高尔夫球都被吸进这个孔洞,进入了另一个世界。在这个新世界中,普朗克常数为h=0.6Js,布雷特测得这个高尔夫球的质量为0.30kg,速度为20.01.0m/s。求:p=mv=0.301.0=0.30(kgms-1) ,取等号计算,有位置不确定量为 $在这个新的世界

28、中,由于高尔夫球的波长与球杆的尺寸可比拟,布雷特可能会看到高尔夫球在球杆处发生衍射而绕过球杆。 44. 热流密度q与热流量的关系为(以下式子A为传热面积,为导热系数,h为对流传热系数):( )A.q=AB.q=热流密度q与热流量的关系为(以下式子A为传热面积,为导热系数,h为对流传热系数):( )A.q=AB.q=/AC.q=D.q=h参考答案:B45. 写出下列聚合物的结构单元,并估计它们有无结晶能力: (1) 聚四氟乙烯;(2) 聚甲醛;(3) 聚碳酸酯;(4) 尼龙6;(写出下列聚合物的结构单元,并估计它们有无结晶能力:(1) 聚四氟乙烯;(2) 聚甲醛;(3) 聚碳酸酯;(4) 尼龙6

29、;(5) 对苯二甲酸乙二醇酯;(6) 轻度交联的天然橡胶;(7) 已固化的酚醛塑料;(8) 聚三氟氯乙烯;(9) 无规立构的聚甲基丙烯酸甲酯;(10) 全同立构聚丙烯;(11) 间同立构聚氯乙烯;(12) 支化聚乙烯。结构单元略。 (1),(2),(3),(4),(5),(6),(8),(10),(11),(12)有结晶能力;(7),(9)无结晶能力。 46. 试确定氢原子光谱中位于可见光区(380780nm)的那些波长。试确定氢原子光谱中位于可见光区(380780nm)的那些波长。根据氢原子光谱的巴尔末公式 可得 当n3时,1656.46nm 当n4时,2486.24nm 当n5时,3434

30、.14nm 当n6时,4410.27nm 当n7时,5397.10nm 当n8时,6389.00nm 当n9时,7383.62nm 共有七条谱线位于可见光范围内。 47. 凸透镜和凹透镜是透镜的两种基本类型。在做透镜实验时,我们有时要选用凸透镜或凹透镜,可是面对外形相似、都有凸透镜和凹透镜是透镜的两种基本类型。在做透镜实验时,我们有时要选用凸透镜或凹透镜,可是面对外形相似、都有边框的透镜,如何分辨呢?周捷同学想出了以下两种方法,请你将他的方法补充完整:方法一:把透镜靠近镜_(选填“前”或“后”)的手指,通过透镜观察手指是否放大,若放大则为_透镜,否则为_透镜。方法二:用手摸,_的为凸透镜,_的

31、为凹透镜。后;凸;凹;中间厚边缘薄;中间薄边缘厚48. 一线极化平面波从自由空间入射到电介质(r=4,r=1)的界面上,如果入射波的电场矢量与入射面的夹角为45,试问一线极化平面波从自由空间入射到电介质(r=4,r=1)的界面上,如果入射波的电场矢量与入射面的夹角为45,试问对于(r=4,r=1)的介质,其布儒斯特角为 所以当入射角i=B=63.4时,反射波中将不存在平行极化分量,成为垂直极化波。$因为入射波的电场矢量与入射面的夹角为45,所以平行极化分量与垂直极化分量的振幅相等,即E=E,于是入射波平均功率流密度为 当电磁波以布儒斯特角入射时 R=0 于是反射波平均功率流密度为 因此反射波与

32、入射波的平均功率流密度之比是 49. 设想沿地球直径凿一隧道,并设地球是密度为=5.5103kg/m3的均匀球体试证:设想沿地球直径凿一隧道,并设地球是密度为=5.5103kg/m3的均匀球体试证:物体在地球内部所受引力,可视作质点(物体)受以r为半径的球体内的质量集 中于球心时质点间的引力,即,则 (r由球心指向质点) F具有弹性回复力的特征,因此质点作简谐振;$ 物体由地球表面落至地心所需时间为. 50. 乐音的三个要素是指:音调、音色和响度。许多青少年在“变声期”往往感觉到自己说话的声音“变粗”,这里的“粗”指的乐音的三个要素是指:音调、音色和响度。许多青少年在“变声期”往往感觉到自己说话的声音“变粗”,这里的“粗”指的是乐音的三个要素中声音的_发生变化。音调

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