2024-2025學(xué)年高中物理第二章直流電路8邏輯電路和控制電路學(xué)案教科版選修3-1

PAGE11-邏輯電路和限制電路必備學(xué)問(wèn)·自主學(xué)習(xí)一、常見(jiàn)的邏輯電路1.定義:邏輯電路是計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化設(shè)備中的重要組成部分,它是指輸出和輸入之間存在肯定邏輯關(guān)系的電路。2.有觸點(diǎn)的開(kāi)關(guān)電路:由手動(dòng)或繼電器限制的電路,是最簡(jiǎn)潔、最直觀的邏輯電路。3.開(kāi)關(guān)“與”電路:(1)“與”電路。(2)有觸點(diǎn)的開(kāi)關(guān)組成“與”電路是串聯(lián)關(guān)系。(3)真值表。輸入輸出ABP000010100111(4)特點(diǎn):當(dāng)輸入都為“0”時(shí),輸出為“0”;當(dāng)輸入一個(gè)為“0”,一個(gè)為“1”時(shí),輸出為“0”;當(dāng)輸入都為“1”時(shí),輸出為“1”。4.開(kāi)關(guān)“或”電路:(1)“或”電路。(2)有觸點(diǎn)的開(kāi)關(guān)組成“或”電路是并聯(lián)關(guān)系。(3)真值表。輸入輸出ABP000011101111(4)特點(diǎn):當(dāng)輸入都為“0”時(shí),輸出為“0”;當(dāng)一個(gè)輸入為“0”,另一個(gè)輸入為“1”時(shí),輸出為“1”;當(dāng)輸入都為“1”時(shí),輸出為“1”。5.開(kāi)關(guān)“非”電路:(1)“非”電路。(2)輸入與輸出的關(guān)系是“相反”的。(3)真值表。輸入輸出AP0110(4)特點(diǎn):當(dāng)輸入為“0”時(shí),輸出為“1”;當(dāng)輸入為“1”時(shí),輸出為“0”,輸出跟輸入恰好相反。二、用二極管實(shí)現(xiàn)“與”電路和“或”電路1.特點(diǎn):(1)動(dòng)作速度快。(2)牢靠性極高。2.實(shí)現(xiàn)方法:“與”電路和“或”電路可以用二極管來(lái)實(shí)現(xiàn),而“非”電路需用三極管來(lái)實(shí)現(xiàn)。三、集成電路1.應(yīng)用:邏輯電路是計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化設(shè)備中的重要組成部分,在生產(chǎn)、生活中有著廣泛的運(yùn)用。2.優(yōu)點(diǎn):體積小、便利、牢靠,適用于系列化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)等。3.發(fā)展進(jìn)程:(1)第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生于1946年。(2)1947年,晶體三極管的獨(dú)創(chuàng)給計(jì)算機(jī)供應(yīng)了新的電子器件,1956年研制勝利的第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī),成為其次代電子計(jì)算機(jī)的開(kāi)端。(3)1958年研制出第一個(gè)半導(dǎo)體集成電路。(4)1964年生產(chǎn)出由混合集成電路作為電子器件的第三代電子計(jì)算機(jī)。關(guān)鍵實(shí)力·合作學(xué)習(xí)學(xué)問(wèn)點(diǎn)一門(mén)電路的理解三種門(mén)電路的類(lèi)比理解門(mén)電路種類(lèi)電路圖邏輯關(guān)系“與”門(mén)兩個(gè)開(kāi)關(guān)都閉合是燈亮的充分必要條件,邏輯關(guān)系可示意為=C“或”門(mén)兩個(gè)開(kāi)關(guān)都閉合是燈亮的充分但不必要條件,邏輯關(guān)系可示意為“非”門(mén)邏輯關(guān)系表示為A?-C,C表示結(jié)果成立,-C表示結(jié)果不成立【典例】下列由基本門(mén)組成的電路中,能使蜂鳴器發(fā)出聲音的是()【解析】選B。由A圖可知,“與”門(mén)的輸入端為“1”“0”,則輸出為“0”,蜂鳴器不發(fā)出聲音,故A錯(cuò)誤;B圖為“或”門(mén)電路,輸入端為“1”“0”,則輸出為“1”,蜂鳴器發(fā)出聲音,故B正確;C圖為“非”門(mén)電路,輸入端為“1”,則輸出為“0”,蜂鳴器不發(fā)出聲音,故C錯(cuò)誤;D圖為“或”門(mén)、“非”門(mén)的復(fù)合電路,“或”門(mén)的輸入端為“1”“0”,則輸出為“1”,非門(mén)的輸入為“1”,則輸出為“0”,蜂鳴器不發(fā)出聲音,故D錯(cuò)誤。1.監(jiān)控系統(tǒng)限制電路如圖所示,開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),系統(tǒng)白天和晚上都工作,開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),系統(tǒng)僅晚上工作。在電路中虛框處分別接入光敏電阻(受光照時(shí)阻值減小)和定值電阻,則電路中()A.C是“與”門(mén),A是光敏電阻B.C是“與”門(mén),B是光敏電阻C.C是“或”門(mén),A是光敏電阻 D.C是“或”門(mén),B是光敏電阻【解析】選D。開(kāi)關(guān)S閉合后,C門(mén)的一個(gè)輸入端是1,系統(tǒng)不管白天和晚上都工作,說(shuō)明與另一端的邏輯值無(wú)關(guān),這說(shuō)明C門(mén)是“或”門(mén)。開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),C門(mén)的一個(gè)輸入端是0,要讓系統(tǒng)工作,另一個(gè)輸入端必需是1,也就是高電壓,所以B是光敏電阻,D正確。2.現(xiàn)代銀行管理系統(tǒng)中都有自動(dòng)取款機(jī),若能取出錢(qián)款,賬號(hào)、密碼必需都正確,它反映的邏輯關(guān)系是()A.“與”B.“或”C.“非”D.都不正確【解析】選A。條件同時(shí)滿意,可推斷是“與”邏輯關(guān)系。故A對(duì)?！炯庸逃?xùn)練】1.聯(lián)合國(guó)安理睬每個(gè)常任理事國(guó)都擁有推翻權(quán),假設(shè)設(shè)計(jì)一個(gè)表決器,常任理事國(guó)投反對(duì)票時(shí)輸入“0”,投贊成票或棄權(quán)時(shí)輸入“1”,提案通過(guò)為“1”,不通過(guò)為“0”,則這個(gè)表決器應(yīng)具有哪種邏輯關(guān)系()A.“與”門(mén) B.“或”門(mén)C.“非”門(mén) D.“與非”門(mén)【解析】選A。聯(lián)合國(guó)安理睬每個(gè)常任理事國(guó)都擁有推翻權(quán),說(shuō)明只有全部的常任理事國(guó)通過(guò)了,提案才能通過(guò),體現(xiàn)的是一種“與”門(mén)的邏輯關(guān)系。2.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)樓道應(yīng)急燈的限制電路,如圖所示。當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí),應(yīng)急燈自動(dòng)打開(kāi),來(lái)電時(shí),應(yīng)急燈自動(dòng)熄滅。圖中R1、R2為分壓電阻,以使門(mén)電路獲得合適的電壓,J是應(yīng)急燈開(kāi)關(guān)限制繼電器(圖中未畫(huà)應(yīng)急燈電路),請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)填入須要的門(mén)電路符號(hào)?！窘馕觥慨?dāng)電網(wǎng)停電時(shí),門(mén)電路輸入為低電位,此時(shí)輸出應(yīng)為高電位,以使繼電器工作,啟用應(yīng)急燈,故虛線框內(nèi)應(yīng)為“非”門(mén)電路。答案:學(xué)問(wèn)點(diǎn)二復(fù)合門(mén)電路1.“與非”門(mén):一個(gè)“與”門(mén)電路和一個(gè)“非”門(mén)電路組合在一起,組成一個(gè)復(fù)合門(mén)電路,稱(chēng)為“與非”門(mén),如圖所示。其真值表為:輸入輸出輸入輸出A1B1Y1A2Y2000010100110001111102.“或非”門(mén):一個(gè)“或”門(mén)電路和一個(gè)“非”門(mén)電路組合在一起,組成一個(gè)“或非”門(mén),如圖所示。其真值表為:輸入輸出輸入輸出A1B1Y1A2Y200001011101011011110【典例】如圖所示是一個(gè)三輸入端復(fù)合門(mén)電路,當(dāng)C端輸入1,輸出端Y輸出0時(shí),A,B端輸入的分別是()A.0、0B.0、1C.1、0D.1、1【解析】選A。當(dāng)C端輸入1,輸出端Y輸出0時(shí),可知“與”門(mén)的另一輸入端(即“或”門(mén)的輸出端)必為0,故“或”門(mén)的輸入端,即A、B端輸入的分別為0、0,故A符合題意,B、C、D不符合題意。1.如圖所示,用“1”表示有信號(hào)輸入,用“0”表示無(wú)信號(hào)輸入,用“1”表示有信號(hào)輸出,用“0”表示無(wú)信號(hào)輸出,則當(dāng)A、B、C的輸入分別為“0”“1”“0”時(shí),輸出端Y的結(jié)果是()A.“0” B.“1”C.“0”或“1” D.無(wú)法確定【解析】選B。A、B輸入分別為“0”“1”,由“或”門(mén)邏輯關(guān)系知“或”門(mén)將輸出“1”;C輸入“0”,由“非”門(mén)的邏輯關(guān)系知,“非”門(mén)將輸出“1”;“與”門(mén)的兩個(gè)輸入都為“1”,由“與”門(mén)的邏輯關(guān)系知,“與”門(mén)將輸出“1”,即Y的輸出結(jié)果為“1”,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。2.如圖所示,低電位報(bào)警器由兩個(gè)基本的門(mén)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()A.甲是“與”門(mén),乙是“非”門(mén)B.甲是“或”門(mén),乙是“非”門(mén)C.甲是“與”門(mén),乙是“或”門(mén)D.甲是“或”門(mén),乙是“與”門(mén)【解析】選B。由題圖知乙為“非”門(mén),假如蜂鳴器發(fā)出警報(bào)表明乙的輸入端為低電壓,即甲的輸出端為低電壓,而此時(shí)甲的輸入端為低電壓,故甲為“或”門(mén)或“與”門(mén)。若甲為“與”門(mén),則甲的輸入端為高電壓時(shí),蜂鳴器也發(fā)出警報(bào),與題意不符,故甲為“或”門(mén)電路,故B正確?！炯庸逃?xùn)練】1.請(qǐng)依據(jù)下面所列的真值表,從四幅圖中選出與之相對(duì)應(yīng)的一個(gè)門(mén)電路()輸入輸出ABY001010100110【解析】選C。從真值表可看出不是單一的“與”“或”關(guān)系,更不是單一的“非”關(guān)系,肯定對(duì)應(yīng)一個(gè)復(fù)合門(mén)電路,從真值表分析可得應(yīng)為“或非”復(fù)合門(mén)電路,故選項(xiàng)C正確。2.如圖所示是由三個(gè)門(mén)電路組成的邏輯電路,試在下面的表格中填入真值。輸入輸出ABCY000001010100011101110111【解析】本題為多個(gè)門(mén)電路組合,逐個(gè)分析各門(mén)電路的輸入和輸出可得,輸出Y分別為10110011。答案:10110011【拓展例題】考查內(nèi)容:邏輯電路的實(shí)際應(yīng)用【典例】如圖所示為某報(bào)警裝置示意圖,該報(bào)警裝置在一扇門(mén)、兩扇窗上各裝有一個(gè)聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān),門(mén)、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(mén)電路,虛線框乙內(nèi)應(yīng)選用____門(mén)電路。(均選填“與”“非”或“或”)【解析】由題意知,只要有一個(gè)開(kāi)關(guān)未閉合,乙的輸出端為高電位,報(bào)警器就會(huì)報(bào)警,結(jié)合“或”門(mén)的特點(diǎn)知虛線框乙內(nèi)應(yīng)選用“或”門(mén);當(dāng)S1閉合,只要S2或S3有一個(gè)斷開(kāi),甲的輸出端為高電位,故虛線框甲內(nèi)也應(yīng)選用“或”門(mén)。答案:“或”“或”

課堂檢測(cè)·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.邏輯電路的信號(hào)有兩種狀態(tài):一是高電位狀態(tài),用“1”表示;二是低電位狀態(tài),用“0”表示。關(guān)于這里的“1”和“0”,下列說(shuō)法中正確的是()A.“1”表示電壓為1V,“0”表示電壓為0VB.“1”表示電壓大于或等于1V,“0”表示電壓肯定為0VC.“1”和“0”是邏輯關(guān)系的兩種可能的取值,不表示詳細(xì)的數(shù)字D.“1”表示該點(diǎn)與電源正極相連,“0”表示該點(diǎn)與電源負(fù)極相連【解析】選C。門(mén)電路的輸入、輸出信號(hào)都以電位凹凸來(lái)表示。把高電位看成有信號(hào),表示某個(gè)條件存在或信號(hào)能通過(guò),且用符號(hào)“1”表示;把低電位看成無(wú)信號(hào),表示某個(gè)條件不存在或信號(hào)不能通過(guò),用符號(hào)“0”表示,所以“1”和“0”只是兩個(gè)符號(hào),是變量?jī)煞N可能的取值,故C正確。2.(2024·南充高二檢測(cè))某同學(xué)探討重慶南開(kāi)圖書(shū)館新的借閱系統(tǒng)發(fā)覺(jué),運(yùn)用飯卡(IC卡)刷卡登記時(shí),所借閱的書(shū)還得在消磁系統(tǒng)上消磁(否則出門(mén)時(shí)會(huì)報(bào)警),這樣才能勝利借閱自己喜愛(ài)的書(shū)籍,這種邏輯關(guān)系屬于()A.“非”門(mén)B.“或”門(mén)C.“與”門(mén)D.“與非”門(mén)【解析】選C。依據(jù)題意可以知道,只有兩種狀況同時(shí)滿意時(shí),才能完成借書(shū)過(guò)程;故邏輯關(guān)系為“與”的關(guān)系,故C正確。3.如圖所示為某一門(mén)電路符號(hào)及輸入端A、B的電勢(shì)隨時(shí)間改變關(guān)系的圖像,則下列選項(xiàng)中能正確反映該門(mén)電路輸出端電勢(shì)隨時(shí)間改變關(guān)系的圖像是()【解析】選A。題圖為與門(mén)電路,所以A、B輸入端都是高電勢(shì)時(shí),輸出才為高電勢(shì),故A正確。4.下面為一邏輯門(mén)電路的真值表,試推斷這是一個(gè)什么類(lèi)型的邏輯門(mén)電路()輸入M01輸出N11A.“與”門(mén) B.“非”門(mén)C.“或”門(mén) D.“與非”門(mén)【解析】選B。由該邏輯門(mén)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。5.如圖所示是一個(gè)火警報(bào)警裝置的邏輯電路圖。Rt是一個(gè)熱敏電阻,低溫時(shí)電阻值很大,高溫時(shí)電阻值很小,R是一個(gè)阻值較小的分壓電阻。(1)要做到低溫時(shí)電鈴不響,火警時(shí)產(chǎn)生高溫,電鈴響起,在圖中虛線處應(yīng)接入怎樣的元件?(2)為什么溫度高時(shí)電鈴會(huì)響起?(3)為了提高該電路的靈敏度,即報(bào)警溫度調(diào)得稍低些,R的值應(yīng)大一些還是小一些?【解析】(1)溫度較低時(shí)Rt的阻值很