2024-2025高中物理第二章恒定電流第11節(jié)簡(jiǎn)單的邏輯電路講義+習(xí)題含解析新人教版選修3-1

PAGEPAGE11第11節(jié)簡(jiǎn)潔的邏輯電路1．知道數(shù)字電路和邏輯電路的概念，了解數(shù)字電路的優(yōu)點(diǎn)。2．知道“與”門、“或”門、“非”門電路的特征、邏輯關(guān)系及表示法。3．初步了解“與”門、“或”門、“非”門電路在實(shí)際問題中的應(yīng)用。一、門電路1．?dāng)?shù)字信號(hào)改變的兩個(gè)狀態(tài)：“eq\o(□,\s\up3(01))有”或者“eq\o(□,\s\up3(02))沒有”。2．幾個(gè)概念處理eq\o(□,\s\up3(03))數(shù)字信號(hào)的電路叫數(shù)字電路。具有eq\o(□,\s\up3(04))邏輯功能的數(shù)字電路叫做邏輯電路。eq\o(□,\s\up3(05))門電路是最基本的邏輯電路。3．“門”就是一種eq\o(□,\s\up3(06))開關(guān)，在肯定條件下它允許信號(hào)通過；假如條件不滿意，信號(hào)就被阻擋在“門”外?！?”“0”是邏輯關(guān)系中的兩種取值，不表示詳細(xì)數(shù)字。二、幾種門電路1．“與”門“與”邏輯關(guān)系：一個(gè)事務(wù)的幾個(gè)條件eq\o(□,\s\up3(01))都滿意后，該事務(wù)才能發(fā)生。符號(hào)：，其中“&”具有“eq\o(□,\s\up3(02))與”的意思，象征A與B兩個(gè)輸入端eq\o(□,\s\up3(03))都是1時(shí)，輸出端Y才是1。2．“或”門“或”邏輯關(guān)系：某事務(wù)的發(fā)生有幾個(gè)條件，但只要有eq\o(□,\s\up3(04))一個(gè)條件滿意，事務(wù)就能發(fā)生。符號(hào)：eq\o(□,\s\up3(05))，“≥1”象征當(dāng)1個(gè)或多于1個(gè)輸入端為1時(shí)，輸出端就是1。3．“非”門“非”邏輯關(guān)系：輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)eq\o(□,\s\up3(06))相反。符號(hào)：，其中矩形右側(cè)小圓可看做數(shù)字“0”，它與數(shù)字“1”象征著輸入端為eq\o(□,\s\up3(07))1時(shí)，輸出端是eq\o(□,\s\up3(08))0。三、集成電路1．構(gòu)成：將組成電路的元件(如電阻、電容、晶體管等)和連線集成在一塊eq\o(□,\s\up3(01))基片上。2．優(yōu)點(diǎn)：eq\o(□,\s\up3(02))體積小、重量輕、便利、牢靠，適于系列化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)等。(1)如圖，為了便利及節(jié)約用電，宿舍樓樓道里安裝有聲光控?zé)?，這種燈在有光或沒有聲音時(shí)，不亮；而在無光又有聲音時(shí)，燈就會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮。燈的限制是什么邏輯關(guān)系呢？提示：燈的限制是“與”邏輯關(guān)系。(2)公路兩旁的路燈，天黑了，路燈自動(dòng)接通，天亮了，路燈又自動(dòng)熄滅，它體現(xiàn)了什么邏輯關(guān)系？提示：“非”邏輯關(guān)系。(1)“與”門電路中，只有A、B兩個(gè)輸入端都是“0”時(shí)，輸出端才是“1”。()(2)“與”門電路中，A、B兩個(gè)輸入端中只要有其中一個(gè)為“1”，輸出端就為“1”。()(3)輸入端為“1”時(shí)輸出端是“0”的門電路就是“或”門。()(4)兩個(gè)輸入端都為“1”時(shí)，輸出端為“1”的門電路就是“與”門。()提示：(1)×(2)×(3)×(4)×課堂任務(wù)三種門電路細(xì)致視察下列圖片，細(xì)致參加“師生互動(dòng)”。說明：開關(guān)“通”記為1，“斷”記為0。燈“亮”記為1，“熄”記為0?；顒?dòng)1：甲圖中兩個(gè)開關(guān)A、B怎樣燈泡才能亮(為1)?提示：兩個(gè)開關(guān)必需都通(都為1)，燈泡才能亮(為1)?；顒?dòng)2：乙圖中兩個(gè)開關(guān)A、B怎樣燈泡才能亮(為1)?提示：兩個(gè)開關(guān)A、B只要有一個(gè)接通(任一個(gè)為1或兩個(gè)都為1)，燈泡都會(huì)亮(為1)。活動(dòng)3：丙圖中開關(guān)A怎樣燈泡才能亮(為1)?提示：開關(guān)A不接通(為0)燈泡就能亮(為1)。A接通(為1)燈泡反而不亮(為0)?；顒?dòng)4：探討、溝通、展示，得出結(jié)論。(1)幾種門電路對(duì)比續(xù)表(2)特點(diǎn)“與”門特點(diǎn)：有零為零，全一為一?！盎颉遍T特點(diǎn)：有一為一，全零為零。“非”門特點(diǎn)：入一出零，入零出一。例1在登錄你的微信(或QQ)的過程中，要有兩個(gè)條件，一個(gè)是用戶名，一個(gè)是與用戶名對(duì)應(yīng)的密碼，要完成這個(gè)事務(wù)(登錄勝利)，它們所體現(xiàn)的邏輯關(guān)系為()A．“與”關(guān)系B．“或”關(guān)系C．“非”關(guān)系D．不存在邏輯關(guān)系用戶名和對(duì)應(yīng)的密碼相當(dāng)于什么？提示：相當(dāng)于兩個(gè)串聯(lián)的開關(guān)，必需同時(shí)為“通過”狀態(tài)才能登錄上。[規(guī)范解答]當(dāng)幾個(gè)條件同時(shí)具備才能出現(xiàn)某一結(jié)果時(shí)，這些條件與結(jié)果之間的關(guān)系稱為“與”邏輯關(guān)系。在登錄微信(或QQ)時(shí)，只有用戶名和對(duì)應(yīng)的密碼同時(shí)正確才能勝利，反映的是“與”邏輯關(guān)系。故選A。[完備答案]A要看生活中的事務(wù)相當(dāng)于什么“門”，除了分析其條件和結(jié)果的關(guān)系，還必需清晰各個(gè)“門”的特點(diǎn)。eq\a\vs4\al([變式訓(xùn)練1])如圖所示為三個(gè)基本邏輯電路的符號(hào)，A輸入端全為“1”，B輸入端全為“0”。以下推斷正確的是()A．甲為“非”邏輯電路符號(hào)，輸出為“1”B．乙為“或”邏輯電路符號(hào)，輸出為“1”C．乙為“與”邏輯電路符號(hào)，輸出為“0”D．丙為“與”邏輯電路符號(hào)，輸出為“1”答案B解析依據(jù)門電路的符號(hào)特點(diǎn)可知，甲為“非”邏輯電路符號(hào)，A輸入端為“1”時(shí)，輸出為“0”，A錯(cuò)誤；乙為“或”邏輯電路符號(hào)，A輸入端為“1”，B輸入端為“0”時(shí)，輸出為“1”，B正確，C錯(cuò)誤；丙為“與”邏輯電路符號(hào)，A輸入端為“1”，B輸入端為“0”時(shí)，輸出為“0”，D錯(cuò)誤。課堂任務(wù)簡(jiǎn)潔的復(fù)合門電路細(xì)致視察下列圖片，細(xì)致參加“師生互動(dòng)”。活動(dòng)1：如圖三種門電路邏輯關(guān)系很簡(jiǎn)潔，假如將它們兩兩排列組成一個(gè)新元件，從數(shù)學(xué)上看有哪些可能？提示：最簡(jiǎn)潔的3個(gè)門電路兩兩排列，由數(shù)學(xué)組合排列分析知，有6種排列可能：與或、或與、與非、非與、或非、非或。活動(dòng)2：考慮門電路的物理結(jié)構(gòu)，實(shí)際可行的有哪幾種？提示：從物理結(jié)構(gòu)上看，“與”門和“或”門都有兩個(gè)輸入端，而輸出端只有一個(gè)，它們之間無法組合(除非有更多的門電路)；另外“非”門只有一個(gè)輸入端和輸出端。所以以上6種狀況，實(shí)際可行的只有2種：與非、或非。活動(dòng)3：探討、溝通、展示，得出結(jié)論。(1)“與非”門①概念：一個(gè)“與”門和一個(gè)“非”門組成的復(fù)合門電路。②符號(hào)：可簡(jiǎn)化為。③其真值表為輸入輸出輸入輸出A1B1Y1A2Y200001010011000111110(2)“或非”門①概念：一個(gè)“或”門和一個(gè)“非”門組成的復(fù)合門電路。②符號(hào)：可簡(jiǎn)化為。③其真值表為輸入輸出輸入輸出A1B1Y1A2Y200001011101011011110拓展：上面介紹的“與非”門和“或非”門是最簡(jiǎn)潔的復(fù)合門電路，比較常用。除此之外也可以由三個(gè)門電路或更多個(gè)門電路組成更困難的邏輯電路，由于比較困難，就不介紹了。例2如圖所示，低電位報(bào)警器由兩個(gè)基本門電路與蜂鳴器組成，該報(bào)警器只有當(dāng)輸入電壓過低時(shí)蜂鳴器才會(huì)發(fā)出警報(bào)。其中()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”門三個(gè)門電路的特點(diǎn)是什么？提示：“與”門特點(diǎn)：有0為0，全1為1。“或”門特點(diǎn)：有1為1，全0為0?！胺恰遍T特點(diǎn)：入1出0，入0出1。[規(guī)范解答]若甲是“與”門，乙是“非”門，不管輸入電壓為低電壓還是高電壓，經(jīng)過“與”門后輸出為低電壓，經(jīng)過“非”門后輸出高電壓，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，經(jīng)過“或”門輸出為低電壓，經(jīng)過“非”門輸出為高電壓，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)；當(dāng)輸入為高電壓，經(jīng)過“或”門輸出為高電壓，經(jīng)過“非”門輸出為低電壓，蜂鳴器不發(fā)出警報(bào)，故B正確。乙不會(huì)是“或”門和“與”門，故C、D錯(cuò)誤。[完備答案]B復(fù)合門電路真值表的確定方法推斷復(fù)合門電路的最終輸出結(jié)果時(shí)，分析思路一般是“從前向后”，先分析第一個(gè)門電路的輸出結(jié)果，再推斷其次個(gè)，依此類推。eq\a\vs4\al([變式訓(xùn)練2])下表是某邏輯電路的真值表，該電路是()輸入輸出001011101110答案D解析依據(jù)該邏輯電路的真值表可以推斷，該門電路是一個(gè)“與”門電路和一個(gè)“非”門電路的組合，D正確。A組：合格性水平訓(xùn)練1．(數(shù)字信號(hào))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；另一種是低電位狀態(tài)，用“0”表示，關(guān)于這里的“1”和“0”，下列說法中正確的是()A．“1”表示電壓為1V，“0”表示電壓為0VB．“1”表示電壓為大于或等于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)極相連答案C解析邏輯電路用“1”和“0”分別表示高電位和低電位，它只表示電位是高還是低，不是電位的詳細(xì)值，也不表示該點(diǎn)是與電源正極還是負(fù)極相連，A、B、D錯(cuò)誤，C正確。2．(邏輯關(guān)系)(多選)下列關(guān)于邏輯電路的說法中正確的是()A．假如一個(gè)事務(wù)的幾個(gè)條件都滿意后，該事務(wù)才能發(fā)生，這種關(guān)系叫“與”邏輯關(guān)系B．假如幾個(gè)條件中，只要有一個(gè)條件得到滿意，某事務(wù)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解析由“與”邏輯關(guān)系和“或”邏輯關(guān)系的定義可知，A、C正確，B錯(cuò)誤；輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)相反的邏輯關(guān)系叫做“非”邏輯關(guān)系，D錯(cuò)誤。3．(三種門電路)隧道里有一個(gè)警報(bào)器，在隧道的兩端各有一個(gè)開關(guān)，在出現(xiàn)危急時(shí)要求不論接通哪一個(gè)開關(guān)都能使警報(bào)器報(bào)警，那么應(yīng)設(shè)計(jì)的電路為()A．“與”門電路 B．“或”門電路C．“非”門電路 D．上述答案都有可能答案B解析要求不論接通哪一個(gè)開關(guān)都能使警報(bào)器報(bào)警，這體現(xiàn)了“或”邏輯關(guān)系，故B項(xiàng)正確，A、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤。4．(三種門電路)(多選)在基本邏輯電路中，何種邏輯門電路，當(dāng)全部輸入均為“0”時(shí)，輸出不是“1”()A．“與”門電路B．“或”門電路C．“非”門電路D．都不行能答案AB解析當(dāng)全部輸入都為“0”時(shí)，“與”門電路輸出為“0”，“或”門電路輸出為“0”，“非”門電路輸出為“1”，A、B正確，C、D錯(cuò)誤。5．(門電路)為了保障行駛平安，一種新型雙門電動(dòng)公交車安裝了如下限制裝置：只要有一扇門沒有關(guān)緊，汽車就不能啟動(dòng)。假如規(guī)定：車門關(guān)緊時(shí)為“1”，未關(guān)緊時(shí)為“0”；當(dāng)輸出信號(hào)為“1”時(shí)，汽車可以正常啟動(dòng)行駛，當(dāng)輸出信號(hào)為“0”時(shí)，汽車不能啟動(dòng)。能正確表示該限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A解析由題意知只要有一扇門沒有關(guān)緊，汽車就不能啟動(dòng)，也就是說只有兩扇門都關(guān)緊，汽車才能正常啟動(dòng)，所以該限制裝置工作原理的邏輯門是“與”門，故A正確。6．(應(yīng)用)在車門報(bào)警電路中，兩個(gè)按鈕開關(guān)分別裝在汽車的兩扇門上，只要有開關(guān)處于斷開狀態(tài)，報(bào)警燈就發(fā)光。能實(shí)現(xiàn)此功能的電路是()答案D解析能實(shí)現(xiàn)此功能的電路是“或”門電路，D正確。7．(應(yīng)用)(多選)如圖所示，為溫度報(bào)警器的示意圖，R0為一熱敏電阻，下列對(duì)此電路的分析正確的是()A．當(dāng)R0的溫度上升時(shí)，R0減小，A端電勢(shì)降低，Y端的電勢(shì)上升，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲B．當(dāng)R0的溫度上升時(shí)，R0減小，A端電勢(shì)上升，Y端的電勢(shì)降低，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲C．當(dāng)增大R1時(shí)，A端電勢(shì)上升，Y端的電勢(shì)降低，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲D．當(dāng)增大R1時(shí)，A端電勢(shì)降低，Y端的電勢(shì)上升，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲答案BC解析R0為熱敏電阻，當(dāng)R0的溫度上升時(shí)其電阻會(huì)減小，A端電勢(shì)上升，Y端電勢(shì)降低，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲；當(dāng)R1增大時(shí)，R0上的電壓減小，A端電勢(shì)上升，Y端電勢(shì)降低，蜂鳴器報(bào)警。8.(應(yīng)用)由門電路構(gòu)成的一簡(jiǎn)潔限制電路如圖所示，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。其工作狀況是：當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)小燈泡L不亮；不受光照時(shí)，小燈泡L亮。該邏輯電路是________門電路，該限制電路可以用在________限制系統(tǒng)中(舉一個(gè)例子)。答案“非”城市路燈解析光照時(shí)間敏電阻阻值減小，門電路的輸入端電勢(shì)上升，燈不亮，說明門電路輸出端電勢(shì)降低，輸出狀態(tài)與輸入狀態(tài)相反，故為“非”門電路。

B組：等級(jí)性水平訓(xùn)練9.(復(fù)合門電路)如圖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()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)當(dāng)為“1”，故“非”門的輸入為“0”；故“或”門的兩個(gè)輸入端都應(yīng)當(dāng)為“0”。10．(真值表)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)門電路()輸入輸出ABY001010100110答案C解析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)合門電路，從真值表分析可得應(yīng)為“或非”復(fù)合門電路，C正確。11．(復(fù)合門電路)如圖是一個(gè)三輸入端復(fù)合門電路，當(dāng)C端輸入“1”時(shí)，A、B端輸入為何值時(shí)輸出端Y輸出“1”()A．00B．01C．10D．11答案D解析此復(fù)合門電路由兩個(gè)“與”門組成，故A、B輸入都是“1”時(shí)，Y輸出“1”，故D正確。12．(