EJU 2026 年第 1 回 物理 第 19 题

考点
原子核·衰变与核反应
领域
原子物理
难度
简单
标准答案
②

解析摘要

标准解析

用两个守恒量逐式记账

核反应式的左右两边,质量数(左上角数字)之和相等,电荷数(左下角数字)之和也相等。轻子和光子同样要计入:正电子 e+e^+ 的电荷数为 +1+1、质量数为0;中微子 νe\nu_e 与光子 γ\gamma 的两个数都是0。

反应Ⅰ 两个质子结合。左边质量数 1+1=21+1=2,电荷数 1+1=21+1=2。右边已有 e+e^+,它带走电荷数1、质量数0,所以

a: 质量数=2, 电荷数=2−1=1 ⇒ a=12H.a:\ \text{质量数}=2,\ \text{电荷数}=2-1=1\ \Rightarrow\ a={}^{2}_{1}\mathrm{H}.

物理上,这一步是一个质子转变为中子并放出正电子和中微子,形成氘核。

反应Ⅲ 氘核再俘获一个质子:质量数 2+1=32+1=3,电荷数 1+1=21+1=2,光子不改变这两个数,

b=23He.b={}^{3}_{2}\mathrm{He}.

反应Ⅳ(核对) 两个 23He{}^{3}_{2}\mathrm{He}:质量数6、电荷数4。右边 24He+2 11H{}^{4}_{2}\mathrm{He}+2\,{}^{1}_{1}\mathrm{H}:质量数 4+2=64+2=6,电荷数 2+2=42+2=4,完全守恒。

所以 aa 是氘核,bb 是氦3核。题干中的温度、密度等数据是背景说明,判断粒子只需要守恒定律。

从选项看,若 aa 取质量数3的氚,反应Ⅰ左边质量数只有2,立即不守恒;若 bb 取氦4,反应Ⅲ左边质量数只有3,同样不守恒;若 bb 取氚,电荷数只有1,与反应Ⅲ左边的2不符。由此可见,只要把每个反应的上下两个数字分别加一遍,错误组合都会暴露出来。做这类题时,建议先确定 aa,再用 aa 求 bb,最后用反应Ⅳ做验算,三个式子环环相扣,任何一步出错都会在下一步被发现。

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