用质子流轰击固态的重水D2O，当质子和重水中的氘核发生碰撞时，系统损失的动能如果达到核反应所需要的能量，将发生生成32He核的核反应．（1）写出质子流轰击固态的重水D2O的核反应方

Question

用质子流轰击固态的重水D₂O，当质子和重水中的氘核发生碰撞时，系统损失的动能如果达到核反应所需要的能量，将发生生成

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He核的核反应．
（1）写出质子流轰击固态的重水D₂O的核反应方程；
（2）当质子具有最小动能E₁=1.4MeV时，用质子流轰击固态的重水D₂O（认为氘核是静止的）可发生核反应；若用氘核轰击普通水的固态冰（认为质子是静止的）时，也能发生同样的核反应，求氘核的最小动能E₂．已知氘核质量等于质子质量的2倍．

Answer 1

（1）根据电荷数守恒、质量数守恒得，₁¹H+₁²D→₂³He
（2）设质子、氘核的质量分别为m、M，当质子和氘核发生完全非弹性碰撞时，系统损失的动能最大．由动量守恒：mv₀=（m+M）v
质子轰击氘核损失的动能：△E₁=(1)/(2)m

v

2 0

-(1)/(2)(m+M)v2
E₁=(1)/(2)mv₀²
解得：△E₁=(M)/(M+m)E1
同理可得，氘核轰击质子系统损失的动能：△E₂=(m)/(M+m)E2
由于用质子轰击氘核和用氘核轰击质子核反应相同，故发生核反应所需的能量相同，由题意：△E₁=△E₂
(m)/(M)=(1)/(2)
联立解得：E₂=2.8MeV      
答：（1）质子流轰击固态的重水D₂O的核反应方程为₁¹H+₁²D→₂³He
（2）氘核的最小动能为2.8MeV．