2017-2018學年高中物理 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，會用真值表表示一些簡單的邏輯關(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)最簡單的邏輯電路——有觸點的開關(guān)電路． (3)有觸點的開關(guān)：手動或繼電器控制． 2．常見的幾種邏輯電路 (1)開關(guān)“與”電路 ①符號“&”表示“和”就是英文“and”的意思； ②“與”電路的特點：有零為零，全一為一．符號為. (2)開關(guān)“或”電路 ①符號“≥1”表示兩個輸入信號的和必須大于或等于1；②“或”電路的特點：有一為一，全零為零；符號為. ③電路如圖2所示，兩開關(guān)串聯(lián)．真值表如表2所示： (3)開關(guān)“非”電路 ①“1”表示緩沖，“0”表示反向； ②“非”電路的特點：入一出零，入零出一；符號為. ③電路如圖3所示，真值表如表3所示： 3．幾個控制電路實例 (1)自動門控制電路； (2)舉重裁判控制器； (3)樓梯開關(guān)電路． 4．用二極管實現(xiàn)“與”電路和“或”電路 在計算機及其他數(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，它們與有觸點的邏輯電路的區(qū)別是沒有運動部件，動作速度快，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C正確． 二、復合門電路 1．“與非”門 一個“與”門電路和一個“非”門電路組合在一起，組成一個復合門電路，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“或”門電路和一個“非”門電路組合在一起，組成一個“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C端輸入“0”，“非”門輸出“1”，輸出端P輸出“0”時，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的是(　　) 答案　B 2．(對復合門電路的理解)在如圖8所示的邏輯電路中，當A端輸入電信號“1”、B端輸入電信號“0”時，則在C和D端輸出的電信號分別為(　　) 圖8 A．1和0 B．0和1 C．1和1 D．0和0 答案　C 解析　B端電信號經(jīng)過一個非門，變?yōu)椤?”，從D端輸出，故D端輸出為“1”；B端的輸出信號又作為輸入信號與A端輸入信號一起經(jīng)過上面的與門，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)于邏輯電路的說法中正確的是(　　) A．如果一個事件的幾個條件都滿足后，該事件才能發(fā)生，這種關(guān)系叫“與”邏輯關(guān)系 B．如果幾個條件中，只要有一個條件得到滿足，某事件就會發(fā)生，這種關(guān)系叫“與”邏輯關(guān)系 C．一個門上有三把鑰匙，每把鑰匙都能單獨開門，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，若輸入信號中至少有一個為“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：只要有一扇門沒有關(guān)緊，報警器就鳴響．如果規(guī)定：門關(guān)緊時輸入信號為“0”，未關(guān)緊時輸入信號為“1”；當輸出信號為“1”時，報警器就鳴響，輸出信號為“0”時，報警器就不鳴響．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　只要一個條件滿足，事件就會發(fā)生，即輸入端的信號只要有一個是“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．開關(guān)“與”電路 B．開關(guān)“或”電路 C．開關(guān)“非”電路 D．都不可能 答案　B 解析　根據(jù)二極管的特點，只要在二極管上加上正向電壓，則二極管即可導通．由題圖中電路結(jié)構(gòu)可知，D1、D2兩個二極管只要有一個導通，或者兩個都導通，則整個電路就會導通，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　復合門電路 6.如圖2所示是一個三輸入端復合門電路，當C端輸入1，輸出端P輸出0時，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C端輸入1，輸出端P輸出0時，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錯誤． 7．如圖3為監(jiān)控汽車安全帶使用情況的報警電路，S為汽車啟動開關(guān)，汽車啟動時S閉合．Rt為安全帶使用情況檢測傳感器，駕駛員系好安全帶時Rt阻值變的很大，駕駛員未系好安全帶時Rt阻值很?。螽旕{駛員啟動汽車但未系好安全帶時蜂鳴器報警．則在圖中虛線框內(nèi)應接入的元件是(　　) 圖3 A．“與”門 B．“或”門 C．“非”門 D．“與非”門 答案　A 解析　未系好安全帶時要求蜂鳴器報警，則要求蜂鳴器兩端有高電壓，即輸出端為高電勢，蜂鳴器兩個輸入端已有一個是高電勢，另一個輸入端的電勢高低看Rt阻值的大小，未系好安全帶時Rt阻值很小，Rt兩端的電勢差很小，即輸入端為高電勢，另一輸入端已為高電勢，此時蜂鳴器報警，知輸出端為高電勢．若系好安全帶Rt阻值大，兩端電勢差也大，即輸入端為低電勢，此時蜂鳴器不報警，知輸出端為低電勢，所以該元件是“與”門．故A對，B、C、D錯誤． 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”門的輸出應該為1，故“非”門的輸入為0，因此“或”門的兩個輸入端都應該為零． 9．如圖5所示，低電位報警器由兩個基本的門電路與蜂鳴器組成，該報警器只有當輸入電壓過低時蜂鳴器才會發(fā)出警報．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“與”門后輸出為(0)低電壓，經(jīng)過“非”門后輸出高電壓(1)，蜂鳴器都會發(fā)出警報，故A錯誤．若甲是“或”門，乙是“非”門，當輸入電壓為低電壓(0)，經(jīng)過“或”門輸出為低電壓(0)，經(jīng)過“非”門輸出為高電壓(1)，蜂鳴器發(fā)出警報，當輸入為高電壓(1)，經(jīng)過“或”門輸出為高電壓(1)，經(jīng)過“非”門輸出為低電壓(0)，蜂鳴器不發(fā)出警報，故B正確．C、D錯誤．故選B. 題組三　綜合應用 10．如圖6所示為某報警裝置示意圖，該報警裝置在一扇門、兩扇窗上各裝有一個聯(lián)動開關(guān)，門、窗未關(guān)上時，開關(guān)不閉合，只要有一個開關(guān)未閉合，報警器就會報警．該報警裝置中用了兩個串聯(lián)的邏輯電路，虛線框甲內(nèi)應選用________門電路，虛線框乙內(nèi)應選用________門電路．(選填“與”、“非”或“或”) 圖6 答案　或　或 解析　由題意知，一扇門、兩扇窗只要一個不閉合，報警器就會報警，符合只要滿足一個條件，結(jié)果就能發(fā)生的特點，所以甲、乙框內(nèi)電路都應該是“或”門電路． 11．由門電路構(gòu)成的一簡單控制電路如圖7，其中R′為光敏電阻，光照時電阻很小，R為變阻器，L為小燈泡．其工作情況是：當光敏電阻受到光照時，小燈L不亮，不受光照時，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，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．