共通テスト（理科） 過去問
令和7年度（2025年度）追・再試験
問75 (物理（第2問） 問3)

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（　ウ　）・（　エ　）に入れる式と語句の組合せとして最も適当なものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。

図1におけるA，Bの運動方向をx軸にとる。A，Bの衝突を、Aが運動する方向に速度Vで等速直線運動する観測者から見ると、図2のように、衝突前のAは止まって見える。ここで、図2の右向きをx軸の正の向きにとっている。この観測者から見ると、衝突前のA，Bの速度は、それぞれ、U_r＝V−V＝0，u_r＝v−V，衝突後の速度は、それぞれ、U_r′＝V′−V，u_r′＝v′−Vとなる。質量Mがmに比べて非常に大きいと、衝突後の速度U_r′およびu_r′は、
U_r′≒0　，　u_r′≒（　ウ　）
で与えられ、衝突後のBの速度u_r′の向きは（　エ　）である。u_r′≒（　ウ　）は、固定されて動かないAに、Bが弾性衝突すると考えれば理解できる。