共通テスト(理科) 過去問
令和7年度(2025年度)追・再試験
問73 (物理(第2問) 問1)

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問題

共通テスト(理科)試験 令和7年度(2025年度)追・再試験 問73(物理(第2問) 問1) (訂正依頼・報告はこちら)

次の文章を読み、後の問いに答えよ。

質量M,mの二つのボールA,Bの弾性衝突を考える。図1には、衝突前のボールA,Bが描かれている。ボールA,Bは衝突の前後で同一直線上を運動するものとし、右向きを速度の正の向きとする。衝突前のA,Bの速度をそれぞれV,vとし、衝突後の速度をV′、v′とする。V>v>0とし、ボールには重力などの外力ははたらいていないものとする。

次の文章中の空欄( ア )・( イ )に入れる式の組合せとして正しいものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。

弾性衝突であることから、( ア )が成り立つ。また、運動量保存の法則から、( イ )が成り立つ。
問題文の画像
  • ア:v−V=v′−V′  イ:mv−MV=mv′−MV′
  • ア:v−V=v′−V′  イ:mv−MV=mv′+MV′
  • ア:v−V=v′−V′  イ:mv+MV=mv′+MV′
  • ア:v−V=−(v′−V′)  イ:mv−MV=mv′−MV′
  • ア:v−V=−(v′−V′)  イ:mv−MV=mv′+MV′
  • ア:v−V=−(v′−V′)  イ:mv+MV=mv′+MV′

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この過去問の解説 (1件)

01

解答 ア:v−V=−(v′−V′)  イ:mv+MV=mv′+MV′

 

解説

衝突前のA、Bの速度をそれぞれV、vとし、

衝突後の速度をV′、v′とします。

 

反発係数をeとすると、その定義より

e=−(v′−V′)/(v−V)

です。弾性衝突であることから、

e=1

となります。よって

−(v′−V′)/(v−V)=1

すなわち

(v−V)=−(v′−V′) (アの答え)

となります。

 

また、運動量保存則の式は、

(衝突前の運動量の和)=(衝突後の運動量の和)

より、

mv+MV=mv′+MV′ (イの答え)

となります。

(V、v、V′、v′は速さではなく速度であることに注意しましょう。)

 

よって答えは

ア:v−V=−(v′−V′)  イ:mv+MV=mv′+MV′

となります。

選択肢6. ア:v−V=−(v′−V′)  イ:mv+MV=mv′+MV′

この選択肢が正解となります。

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