高考物理核反应和核能的利用
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太阳辐射的能量主要来源于轻核的聚变，C错； 核反应堆产生的能量是来自于重核的裂变，D错．
061.北京西城区2008年5月抽样14 14．氢弹爆炸的核反应是 ( A )
A. 1 2H1 3H 24He0 1n B. 17N 4 2 4H e18O 71 1H C. 2 9U 3 2 50 1 n 1 5B 4 61 3 9 a K 6 2 3 r0 1 n D. 4 9Be2 4H e16C 20 1n
2．质量亏损
核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成 它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。 3、爱因斯坦质能方程： E＝mc2 物体所具有的能量跟它的质量成正比。由于c2这个数 值十分巨大，因而物体的能量是十分可观的。
4、核反应中由于质量亏损释放的能量：△E=△m c2
中等大小的核的比结合能最大（平均每个核子的质量 亏损最大），这些核最稳定。另一方面如果使较重的 核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等 大小的核，核子的比结合能都会增加，这样可以释放 能量供人使用。
4 2
He)，同
时放出正电子(
0 1
e
)。已知氢核的质量为 m
，氦核的
p
质量为 m ，正电子的质量为 m e ，真空中光速为c.
下列关于氢核聚变的说法正确的是 ( A C )
A．核反应方程为 411H 24He21 0e
B．核反应方程为 411H 24He10e C．每次核反应所释放的能量为(4mpm 2m e)c2 D．每次核反应所释放的能量为 (4mpm me)c2
解： 核反应方程为： -01e10e
E2m ec229.11 03 191106 1.6 41 01J 3
066.珠海市2008年高考模拟考试 3
3．太阳能来源于轻核的聚变，太阳中存在的主要元
素是氢,氢核的聚变反应可以看作是4个氢核（
1 1
H
）
结合成1个氦核（
4 2
He
）．下表中列出了部分粒子的
质量（取1uc2=931.5MeV）
以上两式中的各个物理量都必须采用国际单位。 在非国际单位里，可以用1u=931.5MeV。它表示1原子 质量单位的质量跟931.5MeV的能量相对应。
（3） 对质能方程的理解 一定的质量m总是跟一定的能量mc2对应。核子在 结合成原子核时的总质量减少了,相应的总能量也 要减少,根据能量守恒定律，减少的这部分能量不 会凭空消失，它要在核子结合过程中释放出去。 反过来,把原子核分裂成核子,总质量要增加，总能 量也要增加,增加的这部分能量也不会凭空产生,要 由外部来供给。能量总是守恒的,在原子核反应伴 随有巨大的放能和吸能现象。
如铀核裂变的一个方程：
2 9U 3 2 50 1 n 1 5B 4 61 3 9 a K 6 2 3 r 0 1 n
（2）链式反应：
由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下 去的过程，叫做核裂变的链式反应。裂变物质能够发 生链式反应的最小体积叫做它的临界体积。铀核裂变 的产物不同，释放的能量也不同。
039.08年深圳市第一次调研考试5
5．一个
U 235
92
原子核在中子的轰击下裂变方程为,
2 9U 3 2 50 1 n X 3 9S 8 4 r2 1 0n
则下列说法正确的是 ( ACD )
A．X原子核中含有86个中子
B．X原子核中含有141个核子
C．铀核裂变的产物是多种多样的，具有一定的偶 然性
①轻核聚变产能效率高。 ②地球上聚变燃料的储量丰富。 ③是轻核聚变反应更为安全、清洁。
049.西安市重点中学2008届4月份理综试题1 1、下图中有四幅图片，涉及到有关物理学发展历史 的四个重大发现，则下列的有关说法中,不正确的是: ( A)
A、X光是居里夫人最先发现的。 B、天然放射性是贝克勒尔最先发现的。 C、法拉第发现了磁生电的方法和规律。 D、为了维护世界和平，1964年10月16日,我国第一 颗原子弹爆炸成功．核能的利用得益于质能方程， 质能方程在世界上得到了的广泛应用，正影响着今 天的世界,因此被称为改变世界的方程。
到氦核的核聚变反应，即在太阳内部4个氢核（11H ） 转化成一个氦核42（He ）和两个正电子（10 e ）并放出能
量.已知质子质量mP = 1.0073u，α粒子的质量mα = 4.0015u，电子的质量me = 0.0005u． 1u的质量相当于 931.MeV的能量．
① 写出该热核反应方程；
② 一次这样的热核反应过程中释放出多少MeV的能 量?（结果保留四位有效数字）
+β衰变： 1350P1340Si10e （核内） 11H01n10e
γ衰变：原子核处于较高能级,辐射光子后跃迁到低能级.
2、人工转变：
174 N2 4H e18O 7 1 1H（发现质子的核反应）
4 9Be2 4H e16C 20 1n （发现中子的核反应） 1 23 7 Al2 4H e1 3P 5 00 1n （人工制造放射性同位素）
064. 08年福建省十大Baidu Nhomakorabea校高考模拟试题1
1.现在太阳向外辐射的能量是由太阳内部氢核聚变产
生的，大约在40亿年以后太阳内部将会启动另一种核
反应，其核反应方程为 2 4He 2 4He 2 4H e1 62 C ，
到那时太阳向外辐射的能量是由上述两种核反应共同
产生的。已知的
4 2
He
质量为m1，
12 6
C
的质量为m2，
则下列判断正确的是（ A ）
A．3m1 > m2
B．3m1 < m2
C．3m1 = m2
D． m1 = 3m2
047.08年福建省毕业班质量检查14 14．2008年北京奥运会场馆设施采用很多太阳能技 术。太阳的能量来源于氢核的聚变，每次聚变反应
可以看作是4个氢核(
1 1
H
)结合成1个氦核(
物体的质量减少了，它的能量也减少；物体的质量 增加了，它的能量也增加；不能错误地认为质量和 能量发生了相互转化。
三、释放核能的途径
凡是释放核能的核反应都有质量亏损。 核子组成不同的原子核时，平均每个核子的质量亏损 是不同的，所以各种原子核中核子的平均质量不同。
核子平均质量小的，每个核子平均放的能多。
铁原子核中核子的平均质量最小,所以铁原子核最稳定.
凡是由平均质量大的核， 核子平均质量
生成平均质量小的核的
核反应都是释放核能的。
D E F CB
A
0
Fe
Z
通过核子平均质量与原子序数的关系，推理得出由质 量数较大的原子核分裂成质量数较小的原子核可以释 放能量，
1、重核的裂变：
（1）重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应， 称为裂变。
D．聚变反应过程中释放的能量约为24.8MeV
046.南京市2008届第一次模拟考试14.(3) 14.（3）（本题4分）2008年北京奥运会场馆周围
80％～90％ 的路灯将利用太阳能发电技术来供电，奥 运会90％的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术. 科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核
解： ① 41 1H 2 4He21 0e
② Δm = 4mP－ mα－2me = 4×1.0073u－4.0015u－2×0.0005u
= 0.0267 u
ΔE = Δ mc2 = 0.0267 u×931.5MeV/u ＝24.86 MeV
050.江苏省盐城市07-08学年度第二次调研考试12-3(2) 12－3．（2）镭（Ra）是历史上第一个被分离出来
D．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀
235
gk002.2008年高考理综全国卷Ⅱ 20 20．中子和质子结合成氘核时，质量亏损为△m， 相应的能量△E＝△mc2＝2.2 MeV是氘核的结合能。 下列说法正确的是（ A）D A．用能量小于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘 核不能分解为一个质子和一个中子 B．用能量等于2.2 Mev的光子照射静止氘核时，氘 核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之 和为零 C．用能量大于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘 核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之 和为零 D．用能量大于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘 核可能分解为一个质子 和一个中子，它们的动能之 和不为零
的放射性元素，已知
226 88
Ra能自发地放出α粒子而变成
新核Rn，已知的 28286质R量a 为M1=3.7533×10－25kg,新核
Rn 的 质 量 为 M2=3.6867×10 － 25kg ， α 粒 子 的 质 量 为
（3）核反应堆 目前的所有正式运行的核电站都是应用裂变发电的。 核反应堆的主要组成是： 反应堆示意图 ①核燃料。用浓缩铀(能吸收慢中子的铀235占3%~4%)
②减速剂。用石墨或重水（使裂变中产生的中子减速, 以便被铀235吸收）。
③控制棒。用镉做成（镉吸收中子的能力很强）。 ④冷却剂。用水或液态钠（把反应堆内的热量传输出 去用于发电，同时使反应堆冷却，保证安全）。
（需要几百万度高温，所以又叫热核反应）
二、核能 ——核反应中放出的能叫核能。 1．结合能 由于核子间存在着强大的核力，原子核是一个坚固 的集合体。要把原子核拆散成核子，需要克服核力 做巨大的功，或者需要巨大的能量。这表明要把原 子核分开成核子要吸收能量，核子结合成原子核要 放出能量，这个能量叫做原子核的结合能. 原子核越大，它的结合能越高，因此有意义的是它 的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均 结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合得 越牢固，原子核越稳定。
gk004.2008年高考物理上海卷 6 6．在下列四个核反应方程中，x表示质子的是 （C ）
（A） 1350P1340Six
（B） 9 22 3U 8 9 20 3T 4 h x （C） 1 23 7 Al0 1n 1 22 7Mgx
（D） 1 23 7 A2 l4H e1 35 0Px
解析： 由核反应方程的质量数和电荷数守恒，可得各个 选项中的x分别为正电子、α粒子、质子、中子。
059.江苏南通市2008届第三次调研测试 12.Ⅲ(2) 12.Ⅲ(2) 一个高能γ光子，经过重核附近时与原子核 场作用，能产生一对正负电子，请完成相应的反应
方程： -01e10e ．
已 知 电 子 质 量 me=9.10×10-31kg ， 光 在 真 空 中 的 传 播速度为速为c=3.00×108m/s，则γ光子的能量至少 为 1.64×10-13J．
高考物理核反应和核能的利用
核反应和核能的利用
一、核反应 ——所有核反应的反应前后都遵守： 质量数守恒、电荷数守恒。（注意：质量并不守恒。） 核反应类型有衰变、人工转变、重核的裂变和轻核 的聚变 1、衰变： α衰变： 2932U 8293T 04 h24He （核内） 211H201n24He
β衰变： 293T 04 h2931 P 4 a1 0e （核内） 01n11H10e
⑤水泥防护层。用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。
2、轻核的聚变： (1) 两个轻核结合成质量较大的核,这样的反应叫做聚变 因为较轻的原子核比较重的原子核核子的平均质量更 大，聚变成质量较大的原子核能产生更多的质量亏损， 所以平均每个核子释放的能量就更大
聚变需要几百万度高温，所以又叫热核反应。
(2) 聚变与裂变相比有很多优点
1350P1340Si10e
3、重核的裂变：
2 9U 3 2 50 1 n 1 5B 4 61 3 9 a K 6 2 3 r 0 1 n 2.0 6 M 0 eV
在一定条件下（超过临界体积），裂变反应会连续 不断地进行下去，这就是链式反应。
4、轻核的聚变： 1 2H 1 3H 2 4H0 e 1n1.6 7MeV
gk010.2008年高考理综四川卷15
15、下列说法正确的是 （ A ） A．γ射线在电场和磁场中都不会发生偏转 B．β射线比α射线更容易使气体电离 C．太阳辐射的能量主要来源于重核裂变 D．核反应堆产生的能量来自轻核聚变
解析： γ射线中的γ 光子不带电，故在电场与磁场中都不 会发生偏转，A正确； α粒子的特点是电离能力很强，B错；
粒子名称 质子p 粒子 电子e 中子n
质量 / u 1.0073 4.0015 0.00055 1.0087 以下说法中正确的是（ A C D ）
A．核反应方程为 411H 24He21 0e B．核反应方程为 41 1H 2 4He21 0e
C．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为 0.0266u
061.北京西城区2008年5月抽样14 14．氢弹爆炸的核反应是 ( A )
A. 1 2H1 3H 24He0 1n B. 17N 4 2 4H e18O 71 1H C. 2 9U 3 2 50 1 n 1 5B 4 61 3 9 a K 6 2 3 r0 1 n D. 4 9Be2 4H e16C 20 1n
2．质量亏损
核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成 它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。 3、爱因斯坦质能方程： E＝mc2 物体所具有的能量跟它的质量成正比。由于c2这个数 值十分巨大，因而物体的能量是十分可观的。
4、核反应中由于质量亏损释放的能量：△E=△m c2
中等大小的核的比结合能最大（平均每个核子的质量 亏损最大），这些核最稳定。另一方面如果使较重的 核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等 大小的核，核子的比结合能都会增加，这样可以释放 能量供人使用。
4 2
He)，同
时放出正电子(
0 1
e
)。已知氢核的质量为 m
，氦核的
p
质量为 m ，正电子的质量为 m e ，真空中光速为c.
下列关于氢核聚变的说法正确的是 ( A C )
A．核反应方程为 411H 24He21 0e
B．核反应方程为 411H 24He10e C．每次核反应所释放的能量为(4mpm 2m e)c2 D．每次核反应所释放的能量为 (4mpm me)c2
解： 核反应方程为： -01e10e
E2m ec229.11 03 191106 1.6 41 01J 3
066.珠海市2008年高考模拟考试 3
3．太阳能来源于轻核的聚变，太阳中存在的主要元
素是氢,氢核的聚变反应可以看作是4个氢核（
1 1
H
）
结合成1个氦核（
4 2
He
）．下表中列出了部分粒子的
质量（取1uc2=931.5MeV）
以上两式中的各个物理量都必须采用国际单位。 在非国际单位里，可以用1u=931.5MeV。它表示1原子 质量单位的质量跟931.5MeV的能量相对应。
（3） 对质能方程的理解 一定的质量m总是跟一定的能量mc2对应。核子在 结合成原子核时的总质量减少了,相应的总能量也 要减少,根据能量守恒定律，减少的这部分能量不 会凭空消失，它要在核子结合过程中释放出去。 反过来,把原子核分裂成核子,总质量要增加，总能 量也要增加,增加的这部分能量也不会凭空产生,要 由外部来供给。能量总是守恒的,在原子核反应伴 随有巨大的放能和吸能现象。
如铀核裂变的一个方程：
2 9U 3 2 50 1 n 1 5B 4 61 3 9 a K 6 2 3 r 0 1 n
（2）链式反应：
由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下 去的过程，叫做核裂变的链式反应。裂变物质能够发 生链式反应的最小体积叫做它的临界体积。铀核裂变 的产物不同，释放的能量也不同。
039.08年深圳市第一次调研考试5
5．一个
U 235
92
原子核在中子的轰击下裂变方程为,
2 9U 3 2 50 1 n X 3 9S 8 4 r2 1 0n
则下列说法正确的是 ( ACD )
A．X原子核中含有86个中子
B．X原子核中含有141个核子
C．铀核裂变的产物是多种多样的，具有一定的偶 然性
①轻核聚变产能效率高。 ②地球上聚变燃料的储量丰富。 ③是轻核聚变反应更为安全、清洁。
049.西安市重点中学2008届4月份理综试题1 1、下图中有四幅图片，涉及到有关物理学发展历史 的四个重大发现，则下列的有关说法中,不正确的是: ( A)
A、X光是居里夫人最先发现的。 B、天然放射性是贝克勒尔最先发现的。 C、法拉第发现了磁生电的方法和规律。 D、为了维护世界和平，1964年10月16日,我国第一 颗原子弹爆炸成功．核能的利用得益于质能方程， 质能方程在世界上得到了的广泛应用，正影响着今 天的世界,因此被称为改变世界的方程。
到氦核的核聚变反应，即在太阳内部4个氢核（11H ） 转化成一个氦核42（He ）和两个正电子（10 e ）并放出能
量.已知质子质量mP = 1.0073u，α粒子的质量mα = 4.0015u，电子的质量me = 0.0005u． 1u的质量相当于 931.MeV的能量．
① 写出该热核反应方程；
② 一次这样的热核反应过程中释放出多少MeV的能 量?（结果保留四位有效数字）
+β衰变： 1350P1340Si10e （核内） 11H01n10e
γ衰变：原子核处于较高能级,辐射光子后跃迁到低能级.
2、人工转变：
174 N2 4H e18O 7 1 1H（发现质子的核反应）
4 9Be2 4H e16C 20 1n （发现中子的核反应） 1 23 7 Al2 4H e1 3P 5 00 1n （人工制造放射性同位素）
064. 08年福建省十大Baidu Nhomakorabea校高考模拟试题1
1.现在太阳向外辐射的能量是由太阳内部氢核聚变产
生的，大约在40亿年以后太阳内部将会启动另一种核
反应，其核反应方程为 2 4He 2 4He 2 4H e1 62 C ，
到那时太阳向外辐射的能量是由上述两种核反应共同
产生的。已知的
4 2
He
质量为m1，
12 6
C
的质量为m2，
则下列判断正确的是（ A ）
A．3m1 > m2
B．3m1 < m2
C．3m1 = m2
D． m1 = 3m2
047.08年福建省毕业班质量检查14 14．2008年北京奥运会场馆设施采用很多太阳能技 术。太阳的能量来源于氢核的聚变，每次聚变反应
可以看作是4个氢核(
1 1
H
)结合成1个氦核(
物体的质量减少了，它的能量也减少；物体的质量 增加了，它的能量也增加；不能错误地认为质量和 能量发生了相互转化。
三、释放核能的途径
凡是释放核能的核反应都有质量亏损。 核子组成不同的原子核时，平均每个核子的质量亏损 是不同的，所以各种原子核中核子的平均质量不同。
核子平均质量小的，每个核子平均放的能多。
铁原子核中核子的平均质量最小,所以铁原子核最稳定.
凡是由平均质量大的核， 核子平均质量
生成平均质量小的核的
核反应都是释放核能的。
D E F CB
A
0
Fe
Z
通过核子平均质量与原子序数的关系，推理得出由质 量数较大的原子核分裂成质量数较小的原子核可以释 放能量，
1、重核的裂变：
（1）重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应， 称为裂变。
D．聚变反应过程中释放的能量约为24.8MeV
046.南京市2008届第一次模拟考试14.(3) 14.（3）（本题4分）2008年北京奥运会场馆周围
80％～90％ 的路灯将利用太阳能发电技术来供电，奥 运会90％的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术. 科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核
解： ① 41 1H 2 4He21 0e
② Δm = 4mP－ mα－2me = 4×1.0073u－4.0015u－2×0.0005u
= 0.0267 u
ΔE = Δ mc2 = 0.0267 u×931.5MeV/u ＝24.86 MeV
050.江苏省盐城市07-08学年度第二次调研考试12-3(2) 12－3．（2）镭（Ra）是历史上第一个被分离出来
D．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀
235
gk002.2008年高考理综全国卷Ⅱ 20 20．中子和质子结合成氘核时，质量亏损为△m， 相应的能量△E＝△mc2＝2.2 MeV是氘核的结合能。 下列说法正确的是（ A）D A．用能量小于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘 核不能分解为一个质子和一个中子 B．用能量等于2.2 Mev的光子照射静止氘核时，氘 核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之 和为零 C．用能量大于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘 核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之 和为零 D．用能量大于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘 核可能分解为一个质子 和一个中子，它们的动能之 和不为零
的放射性元素，已知
226 88
Ra能自发地放出α粒子而变成
新核Rn，已知的 28286质R量a 为M1=3.7533×10－25kg,新核
Rn 的 质 量 为 M2=3.6867×10 － 25kg ， α 粒 子 的 质 量 为
（3）核反应堆 目前的所有正式运行的核电站都是应用裂变发电的。 核反应堆的主要组成是： 反应堆示意图 ①核燃料。用浓缩铀(能吸收慢中子的铀235占3%~4%)
②减速剂。用石墨或重水（使裂变中产生的中子减速, 以便被铀235吸收）。
③控制棒。用镉做成（镉吸收中子的能力很强）。 ④冷却剂。用水或液态钠（把反应堆内的热量传输出 去用于发电，同时使反应堆冷却，保证安全）。
（需要几百万度高温，所以又叫热核反应）
二、核能 ——核反应中放出的能叫核能。 1．结合能 由于核子间存在着强大的核力，原子核是一个坚固 的集合体。要把原子核拆散成核子，需要克服核力 做巨大的功，或者需要巨大的能量。这表明要把原 子核分开成核子要吸收能量，核子结合成原子核要 放出能量，这个能量叫做原子核的结合能. 原子核越大，它的结合能越高，因此有意义的是它 的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均 结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合得 越牢固，原子核越稳定。
gk004.2008年高考物理上海卷 6 6．在下列四个核反应方程中，x表示质子的是 （C ）
（A） 1350P1340Six
（B） 9 22 3U 8 9 20 3T 4 h x （C） 1 23 7 Al0 1n 1 22 7Mgx
（D） 1 23 7 A2 l4H e1 35 0Px
解析： 由核反应方程的质量数和电荷数守恒，可得各个 选项中的x分别为正电子、α粒子、质子、中子。
059.江苏南通市2008届第三次调研测试 12.Ⅲ(2) 12.Ⅲ(2) 一个高能γ光子，经过重核附近时与原子核 场作用，能产生一对正负电子，请完成相应的反应
方程： -01e10e ．
已 知 电 子 质 量 me=9.10×10-31kg ， 光 在 真 空 中 的 传 播速度为速为c=3.00×108m/s，则γ光子的能量至少 为 1.64×10-13J．
高考物理核反应和核能的利用
核反应和核能的利用
一、核反应 ——所有核反应的反应前后都遵守： 质量数守恒、电荷数守恒。（注意：质量并不守恒。） 核反应类型有衰变、人工转变、重核的裂变和轻核 的聚变 1、衰变： α衰变： 2932U 8293T 04 h24He （核内） 211H201n24He
β衰变： 293T 04 h2931 P 4 a1 0e （核内） 01n11H10e
⑤水泥防护层。用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。
2、轻核的聚变： (1) 两个轻核结合成质量较大的核,这样的反应叫做聚变 因为较轻的原子核比较重的原子核核子的平均质量更 大，聚变成质量较大的原子核能产生更多的质量亏损， 所以平均每个核子释放的能量就更大
聚变需要几百万度高温，所以又叫热核反应。
(2) 聚变与裂变相比有很多优点
1350P1340Si10e
3、重核的裂变：
2 9U 3 2 50 1 n 1 5B 4 61 3 9 a K 6 2 3 r 0 1 n 2.0 6 M 0 eV
在一定条件下（超过临界体积），裂变反应会连续 不断地进行下去，这就是链式反应。
4、轻核的聚变： 1 2H 1 3H 2 4H0 e 1n1.6 7MeV
gk010.2008年高考理综四川卷15
15、下列说法正确的是 （ A ） A．γ射线在电场和磁场中都不会发生偏转 B．β射线比α射线更容易使气体电离 C．太阳辐射的能量主要来源于重核裂变 D．核反应堆产生的能量来自轻核聚变
解析： γ射线中的γ 光子不带电，故在电场与磁场中都不 会发生偏转，A正确； α粒子的特点是电离能力很强，B错；
粒子名称 质子p 粒子 电子e 中子n
质量 / u 1.0073 4.0015 0.00055 1.0087 以下说法中正确的是（ A C D ）
A．核反应方程为 411H 24He21 0e B．核反应方程为 41 1H 2 4He21 0e
C．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为 0.0266u