2024-2025学年高中物理第二章直流电路8逻辑电路和控制电路学案教科版选修3-1VIP

PAGE11-逻辑电路和限制电路必备学问·自主学习一、常见的逻辑电路1.定义:逻辑电路是计算机和自动化设备中的重要组成部分,它是指输出和输入之间存在肯定逻辑关系的电路。2.有触点的开关电路:由手动或继电器限制的电路,是最简洁、最直观的逻辑电路。3.开关“与”电路:(1)“与”电路。(2)有触点的开关组成“与”电路是串联关系。(3)真值表。输入输出ABP000010100111(4)特点:当输入都为“0”时,输出为“0”;当输入一个为“0”,一个为“1”时,输出为“0”;当输入都为“1”时,输出为“1”。4.开关“或”电路:(1)“或”电路。(2)有触点的开关组成“或”电路是并联关系。(3)真值表。输入输出ABP000011101111(4)特点:当输入都为“0”时,输出为“0”;当一个输入为“0”,另一个输入为“1”时,输出为“1”;当输入都为“1”时,输出为“1”。5.开关“非”电路:(1)“非”电路。(2)输入与输出的关系是“相反”的。(3)真值表。输入输出AP0110(4)特点:当输入为“0”时,输出为“1”;当输入为“1”时,输出为“0”,输出跟输入恰好相反。二、用二极管实现“与”电路和“或”电路1.特点:(1)动作速度快。(2)牢靠性极高。2.实现方法:“与”电路和“或”电路可以用二极管来实现,而“非”电路需用三极管来实现。三、集成电路1.应用:逻辑电路是计算机和自动化设备中的重要组成部分,在生产、生活中有着广泛的运用。2.优点:体积小、便利、牢靠,适用于系列化、标准化生产等。3.发展进程:(1)第一台电子计算机诞生于1946年。(2)1947年,晶体三极管的独创给计算机供应了新的电子器件,1956年研制胜利的第一台晶体管计算机,成为其次代电子计算机的开端。(3)1958年研制出第一个半导体集成电路。(4)1964年生产出由混合集成电路作为电子器件的第三代电子计算机。关键实力·合作学习学问点一门电路的理解三种门电路的类比理解门电路种类电路图逻辑关系“与”门两个开关都闭合是灯亮的充分必要条件,逻辑关系可示意为=C“或”门两个开关都闭合是灯亮的充分但不必要条件,逻辑关系可示意为“非”门逻辑关系表示为A⇒-C,C表示结果成立,-C表示结果不成立【典例】下列由基本门组成的电路中,能使蜂鸣器发出声音的是()【解析】选B。由A图可知,“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D错误。1.监控系统限制电路如图所示,开关S闭合时,系统白天和晚上都工作,开关S断开时,系统仅晚上工作。在电路中虚框处分别接入光敏电阻(受光照时阻值减小)和定值电阻,则电路中()A.C是“与”门,A是光敏电阻B.C是“与”门,B是光敏电阻C.C是“或”门,A是光敏电阻 D.C是“或”门,B是光敏电阻【解析】选D。开关S闭合后,C门的一个输入端是1,系统不管白天和晚上都工作,说明与另一端的逻辑值无关,这说明C门是“或”门。开关S断开时,C门的一个输入端是0,要让系统工作,另一个输入端必需是1,也就是高电压,所以B是光敏电阻,D正确。2.现代银行管理系统中都有自动取款机,若能取出钱款,账号、密码必需都正确,它反映的逻辑关系是()A.“与”B.“或”C.“非”D.都不正确【解析】选A。条件同时满意,可推断是“与”逻辑关系。故A对。【加固训练】1.联合国安理睬每个常任理事国都拥有推翻权,假设设计一个表决器,常任理事国投反对票时输入“0”,投赞成票或弃权时输入“1”,提案通过为“1”,不通过为“0”,则这个表决器应具有哪种逻辑关系()A.“与”门 B.“或”门C.“非”门 D.“与非”门【解析】选A。联合国安理睬每个常任理事国都拥有推翻权,说明只有全部的常任理事国通过了,提案才能通过,体现的是一种“与”门的逻辑关系。2.某同学设计了一个楼道应急灯的限制电路,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是应急灯开关限制继电器(图中未画应急灯电路),请在虚线框内填入须要的门电路符号。【解析】当电网停电时,门电路输入为低电位,此时输出应为高电位,以使继电器工作,启用应急灯,故虚线框内应为“非”门电路。答案:学问点二复合门电路1.“与非”门:一个“与”门电路和一个“非”门电路组合在一起,组成一个复合门电路,称为“与非”门,如图所示。其真值表为:输入输出输入输出A1B1Y1A2Y2000010100110001111102.“或非”门:一个“或”门电路和一个“非”门电路组合在一起,组成一个“或非”门,如图所示。其真值表为:输入输出输入输出A1B1Y1A2Y200001011101011011110【典例】如图所示是一个三输入端复合门电路,当C端输入1,输出端Y输出0时,A,B端输入的分别是()A.0、0B.0、1C.1、0D.1、1【解析】选A。当C端输入1,输出端Y输出0时,可知“与”门的另一输入端(即“或”门的输出端)必为0,故“或”门的输入端,即A、B端输入的分别为0、0,故A符合题意,B、C、D不符合题意。1.如图所示,用“1”表示有信号输入,用“0”表示无信号输入,用“1”表示有信号输出,用“0”表示无信号输出,则当A、B、C的输入分别为“0”“1”“0”时,输出端Y的结果是()A.“0” B.“1”C.“0”或“1” D.无法确定【解析】选B。A、B输入分别为“0”“1”,由“或”门逻辑关系知“或”门将输出“1”;C输入“0”,由“非”门的逻辑关系知,“非”门将输出“1”;“与”门的两个输入都为“1”,由“与”门的逻辑关系知,“与”门将输出“1”,即Y的输出结果为“1”,故B正确,A、C、D错误。2.如图所示,低电位报警器由两个基本的门电路与蜂鸣器组成,该报警器只有当输入电压过低时蜂鸣器才会发出警报。其中()A.甲是“与”门,乙是“非”门B.甲是“或”门,乙是“非”门C.甲是“与”门,乙是“或”门D.甲是“或”门,乙是“与”门【解析】选B。由题图知乙为“非”门,假如蜂鸣器发出警报表明乙的输入端为低电压,即甲的输出端为低电压,而此时甲的输入端为低电压,故甲为“或”门或“与”门。若甲为“与”门,则甲的输入端为高电压时,蜂鸣器也发出警报,与题意不符,故甲为“或”门电路,故B正确。【加固训练】1.请依据下面所列的真值表,从四幅图中选出与之相对应的一个门电路()输入输出ABY001010100110【解析】选C。从真值表可看出不是单一的“与”“或”关系,更不是单一的“非”关系,肯定对应一个复合门电路,从真值表分析可得应为“或非”复合门电路,故选项C正确。2.如图所示是由三个门电路组成的逻辑电路,试在下面的表格中填入真值。输入输出ABCY000001010100011101110111【解析】本题为多个门电路组合,逐个分析各门电路的输入和输出可得,输出Y分别为10110011。答案:10110011【拓展例题】考查内容:逻辑电路的实际应用【典例】如图所示为某报警装置示意图,该报警装置在一扇门、两扇窗上各装有一个联动开关,门、窗未关上时,开关不闭合。只要有一个开关未闭合,报警器就会报警。该报警装置中用了两个串联的逻辑电路,虚线框甲内应选用____门电路,虚线框乙内应选用____门电路。(均选填“与”“非”或“或”)【解析】由题意知,只要有一个开关未闭合,乙的输出端为高电位,报警器就会报警,结合“或”门的特点知虚线框乙内应选用“或”门;当S1闭合,只要S2或S3有一个断开,甲的输出端为高电位,故虚线框甲内也应选用“或”门。答案:“或”“或”

课堂检测·素养达标1.逻辑电路的信号有两种状态:一是高电位状态,用“1”表示;二是低电位状态,用“0”表示。关于这里的“1”和“0”,下列说法中正确的是()A.“1”表示电压为1V,“0”表示电压为0VB.“1”表示电压大于或等于1V,“0”表示电压肯定为0VC.“1”和“0”是逻辑关系的两种可能的取值,不表示详细的数字D.“1”表示该点与电源正极相连,“0”表示该点与电源负极相连【解析】选C。门电路的输入、输出信号都以电位凹凸来表示。把高电位看成有信号,表示某个条件存在或信号能通过,且用符号“1”表示;把低电位看成无信号,表示某个条件不存在或信号不能通过,用符号“0”表示,所以“1”和“0”只是两个符号,是变量两种可能的取值,故C正确。2.(2024·南充高二检测)某同学探讨重庆南开图书馆新的借阅系统发觉,运用饭卡(IC卡)刷卡登记时,所借阅的书还得在消磁系统上消磁(否则出门时会报警),这样才能胜利借阅自己喜爱的书籍,这种逻辑关系属于()A.“非”门B.“或”门C.“与”门D.“与非”门【解析】选C。依据题意可以知道,只有两种状况同时满意时,才能完成借书过程;故逻辑关系为“与”的关系,故C正确。3.如图所示为某一门电路符号及输入端A、B的电势随时间改变关系的图像,则下列选项中能正确反映该门电路输出端电势随时间改变关系的图像是()【解析】选A。题图为与门电路,所以A、B输入端都是高电势时,输出才为高电势,故A正确。4.下面为一逻辑门电路的真值表,试推断这是一个什么类型的逻辑门电路()输入M01输出N11A.“与”门 B.“非”门C.“或”门 D.“与非”门【解析】选B。由该逻辑门电路的真值表可以看出输出端与输入端是相反的关系,故选B。5.如图所示是一个火警报警装置的逻辑电路图。Rt是一个热敏电阻,低温时电阻值很大,高温时电阻值很小,R是一个阻值较小的分压电阻。(1)要做到低温时电铃不响,火警时产生高温,电铃响起,在图中虚线处应接入怎样的元件?(2)为什么温度高时电铃会响起?(3)为了提高该电路的灵敏度,即报警温度调得稍低些,R的值应大一些还是小一些?【解析】(1)温度较低时Rt的阻值很