2017-2018學(xué)年高中物理 第二章 直流電路 第11講 邏輯電路和控制電路學(xué)案 教科版選修3-1.doc

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第11講 邏輯電路和控制電路 [目標(biāo)定位]　1.了解“與”邏輯、“或”邏輯和“非”邏輯的意義；2.理解“與”、“或”和“非”電路在邏輯電路中的結(jié)果與條件的邏輯關(guān)系，會(huì)用真值表表示一些簡(jiǎn)單的邏輯關(guān)系；3.初步了解集成電路的作用及發(fā)展情況． 一、常見(jiàn)的邏輯電路 1. 邏輯電路 (1)概念：輸出與輸入之間存在一定邏輯關(guān)系的電路． (2)最簡(jiǎn)單的邏輯電路——有觸點(diǎn)的開(kāi)關(guān)電路． (3)有觸點(diǎn)的開(kāi)關(guān)：手動(dòng)或繼電器控制． 2．常見(jiàn)的幾種邏輯電路 (1)開(kāi)關(guān)“與”電路 ①符號(hào)“&”表示“和”就是英文“and”的意思； ②“與”電路的特點(diǎn)：有零為零，全一為一．符號(hào)為. (2)開(kāi)關(guān)“或”電路 ①符號(hào)“≥1”表示兩個(gè)輸入信號(hào)的和必須大于或等于1；②“或”電路的特點(diǎn)：有一為一，全零為零；符號(hào)為. ③電路如圖2所示，兩開(kāi)關(guān)串聯(lián)．真值表如表2所示： (3)開(kāi)關(guān)“非”電路 ①“1”表示緩沖，“0”表示反向； ②“非”電路的特點(diǎn)：入一出零，入零出一；符號(hào)為. ③電路如圖3所示，真值表如表3所示： 3．幾個(gè)控制電路實(shí)例 (1)自動(dòng)門控制電路； (2)舉重裁判控制器； (3)樓梯開(kāi)關(guān)電路． 4．用二極管實(shí)現(xiàn)“與”電路和“或”電路 在計(jì)算機(jī)及其他數(shù)字設(shè)備中廣泛使用晶體二極管、三極管或集成電路等組成邏輯電路，它們與有觸點(diǎn)的邏輯電路的區(qū)別是沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，動(dòng)作速度快，可靠性極高． 5．集成電路 集成電路(IC)是指在一塊連續(xù)的襯底材料上同時(shí)做出大量的晶體管、電阻等電路元件，并將它們連成電路． 例1　如圖4所示的A、B端均為輸入端，如果A輸入“1”、B輸入“0”．則下列選項(xiàng)正確的是(　　) 圖4 A．①電路為“非”門且輸出“1” B．②電路為“與”門且輸出“0” C．②電路為“或”門且輸出“1” D．③電路為“與”門且輸出“1” 答案　C 解析?、贋椤胺恰遍T，輸出為“0”，②為“或”門，輸出為“1”，③為“與”門，輸出為“0”，則只有選項(xiàng)C正確． 二、復(fù)合門電路 1．“與非”門 一個(gè)“與”門電路和一個(gè)“非”門電路組合在一起，組成一個(gè)復(fù)合門電路，稱為“與非”門，如圖5所示． 圖5 真值表： 輸入 輸出 A1 B1 P2 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 2.“或非”門 一個(gè)“或”門電路和一個(gè)“非”門電路組合在一起，組成一個(gè)“或非”門，如圖6所示． 圖6 真值表： 輸入 輸出 A1 B1 P2 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 例2　在如圖7所示的復(fù)合電路中，A、B、C為門電路的輸入端，現(xiàn)欲使P輸出“0”，如果C輸入端為“0”，則A、B兩端分別輸入(　　) 圖7 A．0　0 B．0　1 C．1　0 D．1　1 解析　當(dāng)C端輸入“0”，“非”門輸出“1”，輸出端P輸出“0”時(shí)，可知“或”門的輸出端必須為“0”，則A、B端的輸入分別為0，0，A正確． 答案　A 1．(對(duì)單一門電路的理解)如圖所示的邏輯電路中能讓小燈亮起來(lái)的是(　　) 答案　B 2．(對(duì)復(fù)合門電路的理解)在如圖8所示的邏輯電路中，當(dāng)A端輸入電信號(hào)“1”、B端輸入電信號(hào)“0”時(shí)，則在C和D端輸出的電信號(hào)分別為(　　) 圖8 A．1和0 B．0和1 C．1和1 D．0和0 答案　C 解析　B端電信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)非門，變?yōu)椤?”，從D端輸出，故D端輸出為“1”；B端的輸出信號(hào)又作為輸入信號(hào)與A端輸入信號(hào)一起經(jīng)過(guò)上面的與門，兩者都是“1”，故C端輸出為“1”．故選C. 題組一　單一門電路 1．(多選)下列關(guān)于邏輯電路的說(shuō)法中正確的是(　　) A．如果一個(gè)事件的幾個(gè)條件都滿足后，該事件才能發(fā)生，這種關(guān)系叫“與”邏輯關(guān)系 B．如果幾個(gè)條件中，只要有一個(gè)條件得到滿足，某事件就會(huì)發(fā)生，這種關(guān)系叫“與”邏輯關(guān)系 C．一個(gè)門上有三把鑰匙，每把鑰匙都能單獨(dú)開(kāi)門，它體現(xiàn)了“或”邏輯關(guān)系 D．輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)相反的邏輯關(guān)系，叫做“或”邏輯關(guān)系 答案　AC 2．在邏輯門電路中，若輸入信號(hào)中至少有一個(gè)為“1”，則輸出為“1”的邏輯門電路是(　　) A．“與”門電路 B．“或”門電路 C．“非”門電路 D．都不可能 答案　B 3．為了節(jié)約用電，一種新型雙門電冰箱安裝了如下控制裝置：只要有一扇門沒(méi)有關(guān)緊，報(bào)警器就鳴響．如果規(guī)定：門關(guān)緊時(shí)輸入信號(hào)為“0”，未關(guān)緊時(shí)輸入信號(hào)為“1”；當(dāng)輸出信號(hào)為“1”時(shí)，報(bào)警器就鳴響，輸出信號(hào)為“0”時(shí)，報(bào)警器就不鳴響．則能正確表示該控制裝置工作原理的邏輯門是(　　) A．“與”門 B．“或”門 C．“非”門 D．“與非”門 答案　B 解析　只要一個(gè)條件滿足，事件就會(huì)發(fā)生，即輸入端的信號(hào)只要有一個(gè)是“1”，輸出端就為“1”，該關(guān)系為“或”邏輯關(guān)系，該邏輯門是“或”門，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤． 4．兩只晶體二極管組成如圖1所示電路，A、B為輸入端，P為輸出端，分析該電路屬于(　　) 圖1 A．開(kāi)關(guān)“與”電路 B．開(kāi)關(guān)“或”電路 C．開(kāi)關(guān)“非”電路 D．都不可能 答案　B 解析　根據(jù)二極管的特點(diǎn)，只要在二極管上加上正向電壓，則二極管即可導(dǎo)通．由題圖中電路結(jié)構(gòu)可知，D1、D2兩個(gè)二極管只要有一個(gè)導(dǎo)通，或者兩個(gè)都導(dǎo)通，則整個(gè)電路就會(huì)導(dǎo)通，因此該電路是符合“或”邏輯關(guān)系的電路． 5．下面為一邏輯門電路的真值表，試判斷這是一個(gè)什么類型的邏輯門電路(　　) 輸入 A 0 1 輸出 P 1 0 　　　　　　　　　　　　　　　　 A．“與”門 B．“非”門 C．“或”門 D．“與非”門 答案　B 解析　由該邏輯門電路的真值表可以看出輸出端與輸入端是相反的關(guān)系，故選B. 題組二　復(fù)合門電路 6.如圖2所示是一個(gè)三輸入端復(fù)合門電路，當(dāng)C端輸入1，輸出端P輸出0時(shí)，A、B端的輸入分別是(　　) 圖2 A．0、0 B．0、1 C．1、0 D．1、1 答案　A 解析　當(dāng)C端輸入1，輸出端P輸出0時(shí)，可知或門的輸出端為0，則A、B端的輸入分別為0、0.故A正確，B、C、D錯(cuò)誤． 7．如圖3為監(jiān)控汽車安全帶使用情況的報(bào)警電路，S為汽車啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，汽車啟動(dòng)時(shí)S閉合．Rt為安全帶使用情況檢測(cè)傳感器，駕駛員系好安全帶時(shí)Rt阻值變的很大，駕駛員未系好安全帶時(shí)Rt阻值很?。螽?dāng)駕駛員啟動(dòng)汽車但未系好安全帶時(shí)蜂鳴器報(bào)警．則在圖中虛線框內(nèi)應(yīng)接入的元件是(　　) 圖3 A．“與”門 B．“或”門 C．“非”門 D．“與非”門 答案　A 解析　未系好安全帶時(shí)要求蜂鳴器報(bào)警，則要求蜂鳴器兩端有高電壓，即輸出端為高電勢(shì)，蜂鳴器兩個(gè)輸入端已有一個(gè)是高電勢(shì)，另一個(gè)輸入端的電勢(shì)高低看Rt阻值的大小，未系好安全帶時(shí)Rt阻值很小，Rt兩端的電勢(shì)差很小，即輸入端為高電勢(shì)，另一輸入端已為高電勢(shì)，此時(shí)蜂鳴器報(bào)警，知輸出端為高電勢(shì)．若系好安全帶Rt阻值大，兩端電勢(shì)差也大，即輸入端為低電勢(shì)，此時(shí)蜂鳴器不報(bào)警，知輸出端為低電勢(shì)，所以該元件是“與”門．故A對(duì)，B、C、D錯(cuò)誤． 8．如圖4所示由門電路組成的電路，輸出端為1，指示燈L亮，輸出端為0，指示燈L不亮，現(xiàn)要使燈L亮，則A、B兩輸入端分別是(　　) 圖4 A．1、1 B．0、0 C．1、0 D．0、1 答案　B 解析　要使燈L亮，“非”門的輸出應(yīng)該為1，故“非”門的輸入為0，因此“或”門的兩個(gè)輸入端都應(yīng)該為零． 9．如圖5所示，低電位報(bào)警器由兩個(gè)基本的門電路與蜂鳴器組成，該報(bào)警器只有當(dāng)輸入電壓過(guò)低時(shí)蜂鳴器才會(huì)發(fā)出警報(bào)．其中(　　) 圖5 A．甲是“與”門，乙是“非”門 B．甲是“或”門，乙是“非”門 C．甲是“與”門，乙是“或”門 D．甲是“或”門，乙是“與”門 答案　B 解析　若甲是“與”門，乙是“非”門，不管輸入電壓為低電壓(0)還是高電壓(1)，經(jīng)過(guò)“與”門后輸出為(0)低電壓，經(jīng)過(guò)“非”門后輸出高電壓(1)，蜂鳴器都會(huì)發(fā)出警報(bào)，故A錯(cuò)誤．若甲是“或”門，乙是“非”門，當(dāng)輸入電壓為低電壓(0)，經(jīng)過(guò)“或”門輸出為低電壓(0)，經(jīng)過(guò)“非”門輸出為高電壓(1)，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)，當(dāng)輸入為高電壓(1)，經(jīng)過(guò)“或”門輸出為高電壓(1)，經(jīng)過(guò)“非”門輸出為低電壓(0)，蜂鳴器不發(fā)出警報(bào)，故B正確．C、D錯(cuò)誤．故選B. 題組三　綜合應(yīng)用 10．如圖6所示為某報(bào)警裝置示意圖，該報(bào)警裝置在一扇門、兩扇窗上各裝有一個(gè)聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)，門、窗未關(guān)上時(shí)，開(kāi)關(guān)不閉合，只要有一個(gè)開(kāi)關(guān)未閉合，報(bào)警器就會(huì)報(bào)警．該報(bào)警裝置中用了兩個(gè)串聯(lián)的邏輯電路，虛線框甲內(nèi)應(yīng)選用________門電路，虛線框乙內(nèi)應(yīng)選用________門電路．(選填“與”、“非”或“或”) 圖6 答案　或　或 解析　由題意知，一扇門、兩扇窗只要一個(gè)不閉合，報(bào)警器就會(huì)報(bào)警，符合只要滿足一個(gè)條件，結(jié)果就能發(fā)生的特點(diǎn)，所以甲、乙框內(nèi)電路都應(yīng)該是“或”門電路． 11．由門電路構(gòu)成的一簡(jiǎn)單控制電路如圖7，其中R′為光敏電阻，光照時(shí)電阻很小，R為變阻器，L為小燈泡．其工作情況是：當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)，小燈L不亮，不受光照時(shí)，小燈L亮．該邏輯電路是________門電路，要增大該控制電路的靈敏度，可使變阻器R的阻值________(填“變大”或“變小”)． 圖7 答案　非　變大 解析　根據(jù)題意，R′為光敏電阻，光照時(shí)電阻很小，分壓較小，門電路輸入為高電壓，小燈L不亮，不受光照時(shí)，電阻很大，分壓較大，門電路輸入為低電壓，小燈L亮，故為“非”邏輯關(guān)系，“非”門電路；要增大該控制電路的靈敏度，可使變阻器R的阻值變大．