高中物理沪科版选修3-1训练3-5逻辑电路与集成电路

课后篇巩固提升A组1.如图所示为三个门电路符号,A输入端全为“1”,B输入端全为“0”。下列判断中正确的是()A.甲为“非”门,输出为“1”B.乙为“与”门,输出为“0”C.乙为“或”门,输出为“1”D.丙为“与”门,输出为“1”解析:甲为“非”门,输出为“0”,乙为“或”门,输出为“1”,丙为“与”门,输出为“0”,则只有选项C正确。答案:C2.(多选)如图是一个三输入端、三个门电路组成的复合门电路,当C端输入“0”时,A、B端输入为何值时输出端Y输出为“0”()A.00 B.01 C.10 D.11答案:ABC3.如图(a)所示,为某一门电路符号及输入端A、B的电势随时间变化关系的图像,则图(b)中能正确反映该门电路输出端电势随时间变化关系的图像是()(a)(b)答案:A4.如图是有三个输入端的复合门电路,当C端输入0时Z输出0,那么A、B端输入分别是()A.1、1 B.0、1 C.1、0 D.0、0解析:C端输入为0,则通过“非”门后,输出为1,“与”门Z输出为0,则A、B端输入“或”门后的输出为0,根据“或”的逻辑关系,A、B输入的都是0。答案:D5.如图是由基本逻辑电路构成的一个公路路灯自动控制电路,图中虚线框M中是一只感应元件,虚线框N中使用的是门电路,则()A.M为光敏电阻,N为与门电路B.M为光敏电阻,N为非门电路C.M为热敏电阻,N为非门电路D.M为热敏电阻,N为或门电路答案:B6.如图所示为一个简单的报警器电路图,下列说法中正确的是()A.S1、S2都合上时报警器发声B.S1断开,S2合上时报警器发声C.S1、S2都断开时报警器发声D.S1闭合,S2断开时报警器发声解析:题目中给了“与”门的符号,表示为“与”门电路,那么只有输入端均为“1”时,报警器才发声。在电路的输入端标上字母A、B,如图所示,当S1闭合时,A接+5V,为高电势,即A输入为“1”,当S1断开时,R1无电流通过,A点电势为0V,输入为“0”;同理,S2断开,R2无电流,电势为+5V,为高电势,B输入“1”,S2闭合,B输入为“0”,由真值表可看出,只有A、B输入均是“1”时,输出才是“1”,这样,S1应闭合,S2应断开,报警器才会响。ABZ000010100111答案:D7.用两只晶体二极管组成如图所示的电路,A、B为输入端,Y为输出端,试分析说明它是什么逻辑电路。解析:根据二极管的特点,只有在二极管上加上正向电压,二极管才可导通。若加反向电压,则二极管不导通。由题中电路结构可知,D1、D2两个二极管只有一个导通,或者两个都导通,则整个电路就会导通。因此该电路是符合“或”逻辑关系的门电路。答案:“或”逻辑关系8.如图所示电路中用A和B表示两个元件,有一个电路控制是否工作,如果工作,输出为高电势。如果A和B都满足条件(“满足条件”输入为高电势),则电路才工作。请画出输出端Z输出的电信号,并完成该门电路的真值表,并说明门电路的种类,画出门电路的符号。输入输出ABZ00011011解析:由A、B都满足条件(输入为高电势)时,输出才为高电势,则输出端Z的电信号图为其真值表为输入输出ABZ000010100111因两个条件同时满足时,电路才工作,所以该电路为“与”门电路,其符号为答案:见解析B组1.某仓库在门上安装了一把自动锁和一把挂锁,只有把自动锁和挂锁都打开时,人才能进出。这里的“两把锁”和“人可以进出”之间体现了某种逻辑关系,下列门电路中也具有这种逻辑关系的是()解析:“只有把自动锁和挂锁都打开时,人才能进出。”说明“自动锁打开”和“挂锁打开”是“与”的关系。令“自动锁打开”为A、“挂锁打开”为B、“人进出”为Z,则A与B用“与门”电路。答案:B2.如图所示,A、B分别表示某一个门电路两个输入端的信号,Z表示该门电路输出端的信号,则根据它们的波形可以判断该门电路是()A.“与”门B.“或”门C.“非”门D.“或非”门解析:将A、B、C、D四个门电路逐一代入,与门输入端全为“1”,输出端才为“1”,或门输入端只要有“1”,输出端就为“1”。发现选项B正确,选项A、C、D错误。答案:B3.下列逻辑电路中,能使蜂鸣器F发出声音的是()解析:由题图A可知,与门的输入端为1、0,则输出为0,蜂鸣器不发出声音,故选项A错误;B图为或门电路,输入端为1、0,则输出为1,蜂鸣器发出声音,故选项B正确;C图为非门电路,输入端为1,则输出为0,蜂鸣器不发出声音,故选项C错误;D图为或门、非门的复合电路,或门的输入端为1、0,则输出为1,非门的输入为1,则输出为0,蜂鸣器不发出声音,故选项D错误。答案:B4.(多选)某同学设计了一个路灯自动控制门电路,如图所示,天黑了,让路灯自动接通,天亮了,让路灯自动熄灭。图中RG是一个光敏电阻,当有光照射时,光敏电阻的阻值会显著地减小。R是可调电阻,起分压作用。J为路灯总开关——控制继电器(图中未画路灯电路)。关于此电路,正确的是()A.天黑时,RG增大,A为高电位,Z为低电位,J使路灯亮B.天黑时,RG增大,A为低电位,Z为高电位,J使路灯亮C.R调大时,傍晚路灯亮得早一些D.R调大时,傍晚路灯亮得晚一些解析:当光照变弱时光敏电阻RG的阻值变大,分担的电压大,则门电路获得的电势低,非门电路输入端电压变小,继电器得到的电压变高,路灯被点亮,所以选项B正确,选项A错误;在相同的光照情况下,若电阻R增大,使得R分得的电压变大,使非门电路的输入端电压变大,继电器得到的电压偏低,路灯不被点亮。只有天色更暗时,光敏电阻更大一些,门电路获得的电势低,非门电路输入端电压变小,继电器得到的电压变高,路灯被点亮,故选项C错误,选项D正确。答案:BD5.某同学设计了一个楼道应急灯的控制电路,如图所示。当电网停电时,应急灯自动打开;来电时,应急灯自动熄灭。图中R1、R2为分压电阻,以使门电路获得合适的电压;J是应急灯开关控制继电器(图中未画应急灯电路),请你在虚线框内填入需要的门电路符号。解析:由题意知,电网高电位时应急灯熄灭,电网低电位时应急灯打开,所以应该用“非”门。答案:6.火警自动报警器用“非门”、电位器、热敏电阻、蜂鸣器和电池等按如图所示连接,调节电位器使蜂鸣器正好不报警,然后用火焰靠近热敏电阻,蜂鸣器就会发出报警信号。在不报警时,P为低电位记为“0”;报警时,P为高电位记为“1”。试问:(1)报警时,A点电位为高电位“1”,还是低电位“0”?(2)当用火焰靠近热敏电阻时,热敏电阻的阻值是增大还是减小?解析:(1)报警时,P点为高电位“1”,由于此电路运用了“非”门电路,输出端P为高电位时,输入端A点一定是低电位“0”。(2)电路图如图所示。当火焰靠近热敏电阻时,蜂鸣器报警,说明此时,P点为高电位,A点为低电位,也就是说热敏电阻两端的电压减小,由电路图可知,热敏电阻的阻值减小。答案:见解析教学建议关于“逻辑电路与集成电路”的教学。本节内容不难,关键是让同学们知道人们是怎样利用逻辑关系,将普通的串、并联电路转换成数字电路,进而达到自动控制电路通与断效果。逻辑电路和逻辑关系教学中可以从生活实例或演示实验现象入手,帮助学生理解三种逻辑关系。鼓励学生从生活中寻找“与”,“或”和“非”逻辑关系,以加深对逻辑关系的理解。让学生了解,门电路是一种“条件开关”。只有当输入信号满足一定的条件时,“门”才能打开,才能有输出信号。常见的门电路有“与”门、“或”门、“非”门等。(1)“与”逻辑关系,教学中通过实验让学生理解:如果一个事件的几个条件都满足后,该事件才能发生,这种关系叫做“与”关系。接着可以通过演示实验来说明:具有“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路,“与”门电路就是每个输入端都有信号输入时,输出端才有信号输出。只要求学生认识输入信号与输出信号的逻辑关系,不要求掌握具体电路结构。(2)“或”逻辑关系,教学中通过实验让学生理解:如果几个条件中,只要有一个条件得到满足,某事件就会发生,这种关系叫做“或”逻辑关系。用演示实验说明具有“或”逻辑关系的电路叫做“或”门。“或”门电路就是各输入端只要任意一个有信号输入,输出端就有信号输出。同样只要求学生认识输入信号与输出信号的逻辑关系,不要求掌握具体电路结构。(3)“非”逻辑关系后,改用集成电路中的“非”门来进行演示,让学生了解输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系,叫做“非”逻辑。具有“非”逻辑关系的电路叫“非”门。“非”门电路就是输入端有信号输入时,输出端就没有信号输出,输入端没有信号输入时,输出端有信号输出。为了帮助学生理解真值表,可以让学生知道对于输入:用逻辑值“1”表示满足条件(或有信号输入),用逻辑值“0”表示条件不满足(或没有信号输入),对于输出:用“1”表示产生结果(或有信号输出),用“0”表示没有产生结果(或没有信号输出),在此基础上,让学生尝试用真值表表示以上三种逻辑关系。还可以给出一些真值表,让学生来说说这些真值表所反映的逻辑关系。关于集成电路的介绍主要让学生了解:(1)知道集成电路是将二极管、三极管、电阻和电容等元件,按照电路结构要求制作在一小块半导体材料上,形成的一个完整的、具有一定功能的电路。我国自行研制的龙芯2号集成电路芯片,广泛使用在计算机和家用电器上,从此结束了芯片进口的历史。(2)电路发展的历程,从简单电路(家庭电路)的应用开始,到逻辑电路的产生推进自动控制技术和信息技术产业的发展,大规模集成电路的应用打破了传统电路的设计概念,促进了计算机技术和微电子技术的发展。参考资料集成电路的类型(一)按功能结构分类集成电路按其功能、结构的不同,可以分为模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路三大类。(二)按制作工艺分类集成电路按制作工艺可分为半导体集成电路和膜集成电路。膜集成电路又分为厚膜集成电路和薄膜集成电路。(三)按集成度高低分类集成电路按集成度高低的不同,可分为SSI小规模集成电路、MSI中规模集成电路、LSI大规模集成电路、VLSI超大规模集成电路、ULSI特大规模集成电路、GSI巨大规模集成电路也被称作极大规模集成电路或超特大规模集成电路。(四)按导电类型不同分类集成电路按导电类型可分为双极型集成电路和单极型集成电路,它们都是数字集成电路