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［广东一模］广东省2024届高三年级第一次模拟考试数学试卷答案

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L=1m14.(13分)如图所示,长L=1m的轻质细线上端固定在悬点O,下端连接一个可视为质点的带电小球,小球静止在范围足够大的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角0=37°,电场方向垂直=37^,绳斜向上.已知悬点O距地面足够高,小球所带电荷量q=1.0×10-C,匀强电场的场强q=1.010^-6C,E=3.010^3N/C,E=3.0×10N/C,空气阻力可以忽略,取重力加速度g=10m/s,sin37=0.6,g=10m/s^2,37^=0.6,37^=0.8.求:(1)小球的质量m(2)若将电场撤去,小球摆到最低点时速度v的大小;(3)若保持原电场不变,剪断细线同时小球以6m/s速度沿电场方向飞出,求小球运动1s后的速度大小.

分析（1）设出椭圆的焦点和上顶点，由直线l的方程可得c=2，求得M的坐标，由条件可得b，进而求出a，即有椭圆的方程；
（2）运用两直线平行的距离公式可得m，再由条件|PF₁|=3|PF₂|，将点P满足的关系式列出，通过此关系式与已知圆C₂的方程联系，再探求直线l'与圆的位置关系，即可判断点P的存在性．

解答解：（1）椭圆C：$\frac{{x}^{2}}{{a}^{2}}$+$\frac{{y}^{2}}{{b}^{2}}$=1（α＞b＞0）的左、右焦点为F₁（-c，0），F₂（c，0），上顶点为A（0，b），
由直线l：x-y+2=0，可得M（0，2），F₁（-2，0），即c=2，
由|OM|=|OA|²，可得b²=2，则a²=b²+c²=2+4=6，
即有椭圆C的方程为$\frac{{x}^{2}}{6}$+$\frac{{y}^{2}}{2}$=1；
（2）直线l与直线l′：x-y+m=0（m＜0）之间的距离为$\frac{5\sqrt{2}}{4}$．
即有d=$\frac{|m-2|}{\sqrt{2}}$=$\frac{5\sqrt{2}}{4}$，解得m=-$\frac{1}{2}$（$\frac{9}{2}$舍去），
则直线l'：y=x-$\frac{1}{2}$，
∵F₁（-2，0），F₂（2，0），设P（x，y），
由|PF₁|=3|PF₂|可得$\sqrt{（x+2）^{2}+{y}^{2}}$=3$\sqrt{（x-2）^{2}+{y}^{2}}$，
两边平方，可得x²+y²-5x+4=0，
整理得（x-$\frac{5}{2}$）²+y²=$\frac{9}{4}$，
此方程表示圆心（$\frac{5}{2}$，0），半径是$\frac{3}{2}$的圆，
由圆心到直线l'的距离为$\frac{|\frac{5}{2}-0-\frac{1}{2}|}{\sqrt{2}}$=$\sqrt{2}$＜$\frac{3}{2}$，
故直线l'与圆相交，即这样的点P存在，且有2个．

点评本题考查椭圆的方程的求法，注意运用椭圆的性质，考查直线和圆的位置关系，注意运用两点的距离公式，考查化简整理的运算能力，属于中档题．