1. 宇宙在膨胀，我们可以用图 10.3 - 1 所示的实验来理解这一事实：在一只气球上粘一些小金属粒，这些小金属粒可看成是宇宙中的，对气球打气，当气球膨胀时，任意两个金属粒间的距离都在。这里主要运用的一种思维方法是(选填“等效法”“类比法”或“转换法”)。

天体
变大
类比法

【解析】
在该模拟实验中，把气球类比作宇宙，气球上的小金属粒可看成是宇宙中的天体；对气球打气使其膨胀时，任意两个金属粒间的距离都在变大；该实验将抽象的宇宙膨胀现象用直观的气球膨胀实验来模拟，运用的思维方法是类比法。
【答案】
天体；变大；类比法
【知识点】
宇宙膨胀、类比法
【点评】
本题借助模拟实验将抽象的宇宙膨胀现象直观化，帮助理解宇宙膨胀的特点，同时考查类比法的应用，培养物理建模思维。
【难度系数】
0.8

2. 古人通过观察和猜想，建立了不同的宇宙模型，其中古罗马天文学家托勒密提出了以为中心的宇宙结构学说，即“地心说”。波兰天文学家哥白尼提出了以太阳为中心的宇宙模型，即“”。

地球
日心说

【解析】
根据人类对宇宙模型的发展认知，古罗马天文学家托勒密提出的“地心说”是以地球为中心的宇宙结构学说；波兰天文学家哥白尼提出了以太阳为中心的宇宙模型，即“日心说”。
【答案】
地球；日心说
【知识点】
地心说与日心说
【点评】
本题属于基础常识类题目，考查人类对宇宙模型的早期认识，需牢记相关科学史内容。
【难度系数】
0.9

3. 在电影《流浪地球》中，剧情设定为太阳将要衰老膨胀，人类为了拯救地球，在地球表面安装了一万多台超大的行星发动机来推动地球离开太阳系，飞向离地球 4.22 光年的比邻星。“光年”是单位；这些行星发动机(如图 10.3 - 2 所示)所获推力的施力物体是；当地球运动到木星附近时，由于木星的引力，地球偏离航线，为了防止地球坠入木星，需要将转向发动机的喷口(选填“朝向”或“背离”)木星。

长度
空气
朝向

【解析】
1. 光年是光在真空中一年内传播的距离，属于长度单位；
2. 行星发动机工作时，向空气喷出高温高压燃气，根据力的作用是相互的，空气对发动机施加反作用力，即推力，所以推力的施力物体是空气；
3. 为使地球获得背离木星的力以避免坠入木星，根据力的作用是相互的，需将转向发动机的喷口朝向木星，喷出气体后，气体对地球施加背离木星的力，使地球改变运动状态。
【答案】
长度；空气；朝向
【知识点】
长度单位；力的作用是相互的；力与运动的关系
【点评】
本题结合科幻电影情境考查物理基础知识，将物理知识与科幻场景结合，帮助理解相关概念，提升知识应用能力。
【难度系数】
0.8

4. 提升题 2019 年 4 月 10 日，人类拍摄的首张黑洞照片正式出炉！人类对于黑洞的探索已走过很多个年头，黑洞是一种非常特殊的天体，它是由恒星在衰亡过程中爆炸后形成的，其质量非常大，体积却非常小。某科研团队利用射电望远镜阵列观察到有一个黑洞直径与地球相当，质量却至少是太阳的 40 万倍。
(1) 查阅下表中的相关数据，可得出该黑洞的质量至少约为kg，密度至少约为kg/m³。

(2) 根据所学知识猜测黑洞形成的原因是(填字母)。
A. 恒星衰亡过程中爆炸产生新的原子，原子个数增加
B. 恒星衰亡过程中内部原子吸收爆炸产生的能量，所以原子质量逐渐增大
C. 恒星衰亡过程中内部原子之间的间隙逐渐减小，最终电子、质子、中子被挤成一种密度极高的物质

$7.96×10^{35}$
$7.24×10^{14}$
C

【解析】
(1) ① 已知太阳质量为$1.99×10^{30}\ \mathrm{kg}$，黑洞质量至少是太阳的40万倍，即$4×10^5$倍，计算黑洞质量：
$m = 4×10^5 × 1.99×10^{30}\ \mathrm{kg} = 7.96×10^{35}\ \mathrm{kg}$
② 黑洞直径与地球相当，故其体积等于地球体积$V=1.1×10^{21}\ \mathrm{m}^3$，根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$，计算黑洞密度：
$\rho = \frac{7.96×10^{35}\ \mathrm{kg}}{1.1×10^{21}\ \mathrm{m}^3} \approx 7.24×10^{14}\ \mathrm{kg/m}^3$
(2) 黑洞是恒星衰亡过程中爆炸后形成，质量大、体积小，是因为内部原子之间的间隙逐渐减小，最终电子、质子、中子被挤成一种密度极高的物质，故选C。
【答案】
(1) $7.96×10^{35}$；$7.24×10^{14}$
(2) C
【知识点】
密度的计算；天体演化
【点评】
本题结合黑洞天文热点，考查密度计算与天体形成的知识，要求结合表格数据进行科学计算，理解黑洞形成原理，体现物理知识在天文研究中的应用。
【难度系数】
0.6