四川省资阳市普州高级中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.5核裂变 学业测评（含解析）
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| 名称 | 四川省资阳市普州高级中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：3.5核裂变 学业测评（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 385.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-12 13:05:40 | ||
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。
3.5核裂变
1．秦山核电站发电的能量来自于（ ）
A．天然放射性元素衰变放出的能量
B．原子核人工转变放出的能量
C．重核裂变放出的能量
D．化学反应放出的能量
2．下列关于核反应的说法，正确的是（ ）
A．是衰变方程，是核裂变方程
B．是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程
C．衰变为，经过3次衰变，2次衰变
D．铝核Al被粒子击中后产生的反应生成物是磷，同时放出一个质子
3．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（ ）
A．图甲：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了原子核的内部结构模型
B．图乙：用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能
C．图丙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子特征光谱也是不连续的
D．图丁：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子核内还有复杂结构
4．2020年3月15日中国散列中子源利（CSNS）利用中子成像技术帮助中国科技大学进行了考古方面的研究。散射中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。CNSN是我国重点建设的大科学装置，将成为发展中国家拥有的第一台散裂中子源。下列关于中子研究的说法正确的是（ ）
A．α粒子轰击，生成，并产生了中子
B．经过4次α衰变，2次β衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少了6个
C．放射性β射线其实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗
D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度
5．下列说法中正确的是（ ）
A．原子核发生一次衰变，该原子外层就一定失去一个电子
B．核泄漏事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为可以判断x为质子
C．若氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光有可能使该金属发生光电效应
D．质子、中子、粒子的质量分别是，质子和中子结合成一个a粒子，释放的能量是
6．中国核学会发布消息称，截至201 9年6月底，中国大陆在运核电机组47台，装机容量4873万千瓦，位居全球第三。铀核（）是获得核能的主要原料之一，其中一种核反应方程为并释放核能，下列说法正确的是（ ）
A．该核反应是重核裂变，产物的结合能之和大于铀核（）的结合能
B．该核反应在中子的轰击下发生，核反应为人工转变
C．X原子核中的核子数为140个，中子数为84个
D．因为裂变时释放能量，根据E=mc2，所以裂变后的总质量数减少
7．具有放射性，发生一次β衰变成为新原子核X的同时放出能量，下列说法正确的是（ ）
A．核能放射出β粒子，说明其原子核内有β粒子
B．新核X的中子数为143
C．核的质量等于新核X与β粒子的质量之和
D．让同其它的稳定元素结合成化合物，其半衰期将增大
8．氘核（H）和氚核（H）的核反应方程如下： ，设氘核的质量为m1，氚核的质量为m2，氦核的质量为m3，中子的质量为m4，则核反应过程中释放的能量为（ ）
A．（m1+m2﹣m3）c2 B．（m1+m2﹣m4）c2
C．（m1+m2﹣m3﹣m4）c2 D．（m3+m4﹣m1﹣m2）c2
9．下列说法正确的是（ ）
A．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前一定增加
B．稀薄气体发出的辉光经分光镜分析得到线状谱说明原子的能量是量子化的
C．α粒子轰击金箔发生散射现象说明原子核存在复杂的内部结构
D．当放射性物质的温度升高后，其半衰期会变小
10．2011年3月由9.0级地震引发的海啸摧毁了日本福岛第一核电站的冷却系统，导致大量泄露在大气中，是一种放射性物质，会发生β衰变而变成元素．下列说法中正确的是
A．福岛第一核电站是利用原子核衰变时释放的核能来发电
B．发生β衰变的方程式为
C．原子核内53个质子，78个中子
D．如果将碘131的温度降低到0度以下，可以延缓其衰变速度
11．核反应堆主要构造有______________________________；它跟一般发电厂的主要区别在_______________.
12．核能是一种高效的能源。
（1）在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳，压力壳和安全壳（如图甲）。结合图乙可知，安全壳应当选用的材料是_____________（选填“铝”、“铅”或“混凝土”）
（2）图丙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射。当胸章上1mm铝片和3mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，分析工作人员受到了_________（选填""、""或“”）射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员受到了_____________（选填""、""或“”）射线的辐射。
13．钚的放射性同位素静止时衰变为铀核激发态和粒子，而铀核激发态立即衰变为铀核，并放出能量为0.097MeV的光子．已知：、和粒子的质量分别为和MeV
（1）写出衰变方程；
（2）已知衰变放出的光子的动量可忽略，求粒子的动能．
14．在反应过程中：
①若质子认为是静止的，测得正电子动量为p1，中子动量为p2，p1、p2方向相同，求反中微子的动量p．
②若质子质量为m1，中子质量为m2，电子质量为m3，m2>m1．要实现上述反应，反中微子能量至少是多少？（真空中光速为c）
参考答案
1．C
【解析】
秦山核电站发电的能量来自于重核裂变放出的能量，故ABD错误，C正确。
故选C。
2．C
【解析】
A．核反应方程放射出电子，是衰变方程，是衰变方程，故A错误；
B．核反应方程是核裂变方程，不是氢弹的核反应方程，是原子弹的核反应方程，故B错误；
C．在衰变的过程中，电荷数少2，质量数少4，在衰变的过程中，电荷数多1，质量数不变，设经过了次衰变，则有
解得
经过了次衰变，则有
解得
故C正确；
D．铝核被粒子击中后产生的反应生成物是磷，同时放出一种粒子，根据质量数和电荷数守恒可知放出的粒子质量数为1，电荷数为0，该粒子为中子，故D错误。
故选C。
3．C
【解析】
A．图甲：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，得出原子的核式结构模型，并没有得出内部结构，故A错误；
B．用中子轰击铀核使其发生裂变，裂变反应会释放出巨大的核能，故B错误；
C．玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的即原子特征光谱也是不连续的，故C正确；
D．图丁：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子有一定结构，天然放射现象的发现揭示了原子核内还有复杂结构，故D错误。
故选C。
4．D
【解析】
A．α粒子轰击，生成，并产生了质子，选项A错误；
B．经过4次α衰变，2次β衰变，新核质量数为222，电荷数为86，中子数为136，原来的原子核中子数为238-92=146，则与原来的原子核相比，中子数少了10个，选项B错误；
C．放射性β射线其实质是高速电子流，选项C错误；
D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度，选项D正确。
故选D。
5．D
【解析】
A．原子核发生一次β衰变，该原子核内中子变成质子，放出一个电子，选项A错误；
B．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，x的质量数为零，电荷数为-1，则x是电子，选项B错误；
C．根据玻尔理论可知，氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁时辐射出的光的能量为hv=E2-E1=-3.4eV-（-13.6eV）=10.2eV，氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光的能量为hv'=E6-E2=-0.38eV-（-3.4eV）=3.02eV，结合光电效应发生的条件可知，若氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应，故C错误；
D．质子、中子、α粒子的质量分别是m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子的过程中亏损的质量为（2m1+2m2-m3），根据爱因斯坦质能方程可知释放的能量是（2m1+2m2-m3）c2．故D正确。
故选D。
6．A
【解析】
A．结合质量数守恒与电荷数守恒可知，铀核裂变的产物为氙核和锶核，并会释放能量，则裂变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能，故A正确；
B．该核反应为重核裂变，不是人工转变，故B错误；
C．X原子核中的核子数为（235+1）-（94+2）=140个，中子数为140-（92-38）=86个，故C错误；
D．裂变时释放能量，出现质量亏损，但是总质量数不变，故D错误。
故选A。
7．B
【解析】
A．放射出β粒子，是由于原子核内发生β衰变，其中的中子转化为电子放出的，故A错误；
B．根据质量数和电荷数守恒得新核的质子数为91，质量数为234，则中子数为
故B正确；
C．发生β衰变时会放出能量，由爱因斯坦质能方程可知，反应前后质量不相等，故C错误；
D．元素原子核的半衰期是由元素本身决定，与元素所处的物理和化学状态无关，故D错误。
故选B。
8．C
【解析】
核反应过程中质量亏损：△m＝m1+m2﹣m3﹣m4，由爱因斯坦的质能方程可知，核反应释放的能量：E＝△mc2＝（m1+m2﹣m3﹣m4）c2；
A. （m1+m2﹣m3）c2，与结论不相符，选项A错误；
B. （m1+m2﹣m4）c2，与结论不相符，选项B错误；
C. （m1+m2﹣m3﹣m4）c2，与结论相符，选项C正确；
D. （m3+m4﹣m1﹣m2）c2，与结论不相符，选项D错误；
9．B
【解析】
A. 两个轻核结合成质量较大的核，释放大量能量，根据质能方程可得总质量较聚变前减小，故A错误；
B. 稀薄气体发出的辉光经分光镜分析得到线状谱说明原子的能量是量子化的，故B正确；
C. α粒子轰击金箔发生散射现象说明原子内部非常空旷，带正电的部分体积很小，但集中几乎全部质量，故C错误；
D. 半衰期是由放射性元素原子核的内部因素所决定的，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关，故D错误。
故选B。
10．BC
【解析】
福岛第一核电站是利用重核裂变释放的核能进行发电的，故A错误；根据衰变过程中质量数和电荷数守恒得发生β衰变的方程式为 ，故B正确；53131I中有53个质子，131表示质量数，所以有78个中子，故C正确；衰变速度与外界因素无关，只与原子核内部因素有关，故D错误；故选BC．
点睛：知道半衰期的意义．知道zxI中，x为质量数，z为核电荷数．半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适用的．
11．核燃料棒、减速剂、控制棒、冷却系统和保护层 产生内能的方式
【解析】
[1][2]核反应堆主要构造有核燃料棒、减速剂、控制棒、冷却系统和保护层, 它跟一般发电厂的主要区别在产生内能的方式.
12．混凝土
【解析】
（1）[1]由图乙可知，燃料包壳为铝，压力壳为铅，而安全壳为混凝土；
（2）[2]三种射线中射线给穿过1mm的铝片；而射线能穿过3mm的铝片。
13．（1）；（2）5.03MeV。
【解析】
（1）衰变方程为
合起来有
（2）上述衰变过程的质量亏损为
放出的能量为
这些核能是轴核的动能、粒子的动能和光子的能量之和
由上式得
设衰变后的轴核和粒子的速度分别为和，则由动量守恒有
又由动能的定义知
联立得
则可得
代入题给数据得
5.03MeV
14．
【解析】
试题分析：①根据动量守恒定律列式求解反中微子的动量；②根据能量守恒定律和动量守恒定律列式求解反中微子能量．
①以质子的运动方向为正方向，根据动量守恒定律，有：解得：
②根据能量守恒定律，反中微子的能量最小时，有：
故最小能量为：
3.5核裂变
1．秦山核电站发电的能量来自于（ ）
A．天然放射性元素衰变放出的能量
B．原子核人工转变放出的能量
C．重核裂变放出的能量
D．化学反应放出的能量
2．下列关于核反应的说法，正确的是（ ）
A．是衰变方程，是核裂变方程
B．是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程
C．衰变为，经过3次衰变，2次衰变
D．铝核Al被粒子击中后产生的反应生成物是磷，同时放出一个质子
3．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（ ）
A．图甲：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了原子核的内部结构模型
B．图乙：用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能
C．图丙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子特征光谱也是不连续的
D．图丁：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子核内还有复杂结构
4．2020年3月15日中国散列中子源利（CSNS）利用中子成像技术帮助中国科技大学进行了考古方面的研究。散射中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。CNSN是我国重点建设的大科学装置，将成为发展中国家拥有的第一台散裂中子源。下列关于中子研究的说法正确的是（ ）
A．α粒子轰击，生成，并产生了中子
B．经过4次α衰变，2次β衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少了6个
C．放射性β射线其实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗
D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度
5．下列说法中正确的是（ ）
A．原子核发生一次衰变，该原子外层就一定失去一个电子
B．核泄漏事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为可以判断x为质子
C．若氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光有可能使该金属发生光电效应
D．质子、中子、粒子的质量分别是，质子和中子结合成一个a粒子，释放的能量是
6．中国核学会发布消息称，截至201 9年6月底，中国大陆在运核电机组47台，装机容量4873万千瓦，位居全球第三。铀核（）是获得核能的主要原料之一，其中一种核反应方程为并释放核能，下列说法正确的是（ ）
A．该核反应是重核裂变，产物的结合能之和大于铀核（）的结合能
B．该核反应在中子的轰击下发生，核反应为人工转变
C．X原子核中的核子数为140个，中子数为84个
D．因为裂变时释放能量，根据E=mc2，所以裂变后的总质量数减少
7．具有放射性，发生一次β衰变成为新原子核X的同时放出能量，下列说法正确的是（ ）
A．核能放射出β粒子，说明其原子核内有β粒子
B．新核X的中子数为143
C．核的质量等于新核X与β粒子的质量之和
D．让同其它的稳定元素结合成化合物，其半衰期将增大
8．氘核（H）和氚核（H）的核反应方程如下： ，设氘核的质量为m1，氚核的质量为m2，氦核的质量为m3，中子的质量为m4，则核反应过程中释放的能量为（ ）
A．（m1+m2﹣m3）c2 B．（m1+m2﹣m4）c2
C．（m1+m2﹣m3﹣m4）c2 D．（m3+m4﹣m1﹣m2）c2
9．下列说法正确的是（ ）
A．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前一定增加
B．稀薄气体发出的辉光经分光镜分析得到线状谱说明原子的能量是量子化的
C．α粒子轰击金箔发生散射现象说明原子核存在复杂的内部结构
D．当放射性物质的温度升高后，其半衰期会变小
10．2011年3月由9.0级地震引发的海啸摧毁了日本福岛第一核电站的冷却系统，导致大量泄露在大气中，是一种放射性物质，会发生β衰变而变成元素．下列说法中正确的是
A．福岛第一核电站是利用原子核衰变时释放的核能来发电
B．发生β衰变的方程式为
C．原子核内53个质子，78个中子
D．如果将碘131的温度降低到0度以下，可以延缓其衰变速度
11．核反应堆主要构造有______________________________；它跟一般发电厂的主要区别在_______________.
12．核能是一种高效的能源。
（1）在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳，压力壳和安全壳（如图甲）。结合图乙可知，安全壳应当选用的材料是_____________（选填“铝”、“铅”或“混凝土”）
（2）图丙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射。当胸章上1mm铝片和3mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，分析工作人员受到了_________（选填""、""或“”）射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员受到了_____________（选填""、""或“”）射线的辐射。
13．钚的放射性同位素静止时衰变为铀核激发态和粒子，而铀核激发态立即衰变为铀核，并放出能量为0.097MeV的光子．已知：、和粒子的质量分别为和MeV
（1）写出衰变方程；
（2）已知衰变放出的光子的动量可忽略，求粒子的动能．
14．在反应过程中：
①若质子认为是静止的，测得正电子动量为p1，中子动量为p2，p1、p2方向相同，求反中微子的动量p．
②若质子质量为m1，中子质量为m2，电子质量为m3，m2>m1．要实现上述反应，反中微子能量至少是多少？（真空中光速为c）
参考答案
1．C
【解析】
秦山核电站发电的能量来自于重核裂变放出的能量，故ABD错误，C正确。
故选C。
2．C
【解析】
A．核反应方程放射出电子，是衰变方程，是衰变方程，故A错误；
B．核反应方程是核裂变方程，不是氢弹的核反应方程，是原子弹的核反应方程，故B错误；
C．在衰变的过程中，电荷数少2，质量数少4，在衰变的过程中，电荷数多1，质量数不变，设经过了次衰变，则有
解得
经过了次衰变，则有
解得
故C正确；
D．铝核被粒子击中后产生的反应生成物是磷，同时放出一种粒子，根据质量数和电荷数守恒可知放出的粒子质量数为1，电荷数为0，该粒子为中子，故D错误。
故选C。
3．C
【解析】
A．图甲：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，得出原子的核式结构模型，并没有得出内部结构，故A错误；
B．用中子轰击铀核使其发生裂变，裂变反应会释放出巨大的核能，故B错误；
C．玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的即原子特征光谱也是不连续的，故C正确；
D．图丁：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子有一定结构，天然放射现象的发现揭示了原子核内还有复杂结构，故D错误。
故选C。
4．D
【解析】
A．α粒子轰击，生成，并产生了质子，选项A错误；
B．经过4次α衰变，2次β衰变，新核质量数为222，电荷数为86，中子数为136，原来的原子核中子数为238-92=146，则与原来的原子核相比，中子数少了10个，选项B错误；
C．放射性β射线其实质是高速电子流，选项C错误；
D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度，选项D正确。
故选D。
5．D
【解析】
A．原子核发生一次β衰变，该原子核内中子变成质子，放出一个电子，选项A错误；
B．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，x的质量数为零，电荷数为-1，则x是电子，选项B错误；
C．根据玻尔理论可知，氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁时辐射出的光的能量为hv=E2-E1=-3.4eV-（-13.6eV）=10.2eV，氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光的能量为hv'=E6-E2=-0.38eV-（-3.4eV）=3.02eV，结合光电效应发生的条件可知，若氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应，故C错误；
D．质子、中子、α粒子的质量分别是m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子的过程中亏损的质量为（2m1+2m2-m3），根据爱因斯坦质能方程可知释放的能量是（2m1+2m2-m3）c2．故D正确。
故选D。
6．A
【解析】
A．结合质量数守恒与电荷数守恒可知，铀核裂变的产物为氙核和锶核，并会释放能量，则裂变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能，故A正确；
B．该核反应为重核裂变，不是人工转变，故B错误；
C．X原子核中的核子数为（235+1）-（94+2）=140个，中子数为140-（92-38）=86个，故C错误；
D．裂变时释放能量，出现质量亏损，但是总质量数不变，故D错误。
故选A。
7．B
【解析】
A．放射出β粒子，是由于原子核内发生β衰变，其中的中子转化为电子放出的，故A错误；
B．根据质量数和电荷数守恒得新核的质子数为91，质量数为234，则中子数为
故B正确；
C．发生β衰变时会放出能量，由爱因斯坦质能方程可知，反应前后质量不相等，故C错误；
D．元素原子核的半衰期是由元素本身决定，与元素所处的物理和化学状态无关，故D错误。
故选B。
8．C
【解析】
核反应过程中质量亏损：△m＝m1+m2﹣m3﹣m4，由爱因斯坦的质能方程可知，核反应释放的能量：E＝△mc2＝（m1+m2﹣m3﹣m4）c2；
A. （m1+m2﹣m3）c2，与结论不相符，选项A错误；
B. （m1+m2﹣m4）c2，与结论不相符，选项B错误；
C. （m1+m2﹣m3﹣m4）c2，与结论相符，选项C正确；
D. （m3+m4﹣m1﹣m2）c2，与结论不相符，选项D错误；
9．B
【解析】
A. 两个轻核结合成质量较大的核，释放大量能量，根据质能方程可得总质量较聚变前减小，故A错误；
B. 稀薄气体发出的辉光经分光镜分析得到线状谱说明原子的能量是量子化的，故B正确；
C. α粒子轰击金箔发生散射现象说明原子内部非常空旷，带正电的部分体积很小，但集中几乎全部质量，故C错误；
D. 半衰期是由放射性元素原子核的内部因素所决定的，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关，故D错误。
故选B。
10．BC
【解析】
福岛第一核电站是利用重核裂变释放的核能进行发电的，故A错误；根据衰变过程中质量数和电荷数守恒得发生β衰变的方程式为 ，故B正确；53131I中有53个质子，131表示质量数，所以有78个中子，故C正确；衰变速度与外界因素无关，只与原子核内部因素有关，故D错误；故选BC．
点睛：知道半衰期的意义．知道zxI中，x为质量数，z为核电荷数．半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适用的．
11．核燃料棒、减速剂、控制棒、冷却系统和保护层 产生内能的方式
【解析】
[1][2]核反应堆主要构造有核燃料棒、减速剂、控制棒、冷却系统和保护层, 它跟一般发电厂的主要区别在产生内能的方式.
12．混凝土
【解析】
（1）[1]由图乙可知，燃料包壳为铝，压力壳为铅，而安全壳为混凝土；
（2）[2]三种射线中射线给穿过1mm的铝片；而射线能穿过3mm的铝片。
13．（1）；（2）5.03MeV。
【解析】
（1）衰变方程为
合起来有
（2）上述衰变过程的质量亏损为
放出的能量为
这些核能是轴核的动能、粒子的动能和光子的能量之和
由上式得
设衰变后的轴核和粒子的速度分别为和，则由动量守恒有
又由动能的定义知
联立得
则可得
代入题给数据得
5.03MeV
14．
【解析】
试题分析：①根据动量守恒定律列式求解反中微子的动量；②根据能量守恒定律和动量守恒定律列式求解反中微子能量．
①以质子的运动方向为正方向，根据动量守恒定律，有：解得：
②根据能量守恒定律，反中微子的能量最小时，有：
故最小能量为：