2018-2019學年高中物理 第二章 恒定電流 第11節(jié) 簡單的邏輯電路學案 新人教版選修3-1

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1、第11節(jié) 簡單的邏輯電路  1.知道“與”門、“或”門、“非”門電路的特征、邏輯關(guān)系及表示法. 2.初步了解“與”門、“或”門、“非”門電路在實際問題中的應(yīng)用. 3.初步了解集成電路. 1.處理數(shù)字信號的電路叫做數(shù)字電路,具有邏輯功能的數(shù)字電路叫做邏輯電路.數(shù)字電路中最基本的邏輯電路是門電路. 2.“與”門 (1)“與”邏輯關(guān)系:如果一個事件的幾個條件都滿足后,該事件才能發(fā)生,我們把這種關(guān)系叫做“與”邏輯關(guān)系. (2)“與”門:具有“與”邏輯關(guān)系的電路稱為“與”門電路,簡稱“與”門. (3)符號:,其中“&”具有“與”的意思,象征著:只有A與B兩個輸入端都是1時,輸出端才是

2、1. (4)真值表 輸入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 輸出 Y 0 0 0 1 3.“或”門 (1)“或”邏輯關(guān)系: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)系叫做“或”邏輯關(guān)系. (2)“或”門:具有“或”邏輯關(guān)系的電路叫做“或”門. (3)符號:,“≥1”象征著:當1個或多于1個輸入端為1時,輸出端就是1. (4)真值表 輸入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 輸出 Y 0 1 1 1 4.“非”門 (1)“非”邏輯關(guān)系: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)

3、系. (2)“非”門:具有“非”邏輯關(guān)系的電路叫做“非”門. (3)符號為,其中矩形右側(cè)小圓表示數(shù)字“0”,它與數(shù)字“1”象征著,輸入端為1時,輸出端是0. (4)真值表 輸入 A 0 1 輸出 Y 1 0 判一判 (1)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)系叫做“與”邏輯關(guān)系.(  ) (2)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)系叫做“或”邏輯關(guān)系.(  ) (3)隧道里有一個警報器,在隧道的兩端各有一個開關(guān),在出現(xiàn)危險時要求不論接通哪一個開關(guān)都能使警報器報警,應(yīng)設(shè)計“非”門電路.(  ) (4)一個“與”門電路

4、和一個“非”門電路組合在一起,組成一個復(fù)合門電路,稱為“與非”門,符號為可簡化為.(  ) (5)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,符號為可簡化為.(  ) 提示:(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× 想一想 馬路兩旁的路燈,天黑了,路燈自動接通,天亮了,路燈又自動熄滅,它體現(xiàn)了什么邏輯關(guān)系? 提示:天亮時路燈斷開,天黑時路燈接通,體現(xiàn)了“非”邏輯關(guān)系. 做一做 某單位的倉庫為了保證安全,不準一個人單獨出入.為此,在門上裝了3把鎖,只有甲、乙、丙三人均打開自己的鎖時,門才能打開.這個事例體現(xiàn)了什么邏輯關(guān) 系?將鎖打開記為“1”,不打開

5、記為“0”,列出此邏輯運算的真值表. 提示:體現(xiàn)了“與”邏輯關(guān)系.設(shè)甲、乙、丙三人開鎖情況用A、B、C邏輯變量表示,打開用“1”表示,鎖不打開用“0”表示,門能否開用邏輯變量Y表示,列出真值表如表所示. 輸入 輸出 A B C Y 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1  對門電路的理解和應(yīng)用 三種門電路的類比理解 門電路種類 類比電路圖 邏輯關(guān)系 “與”門 兩個開關(guān)都閉合是燈亮的充分必要條件,邏輯關(guān)系可示意

6、為=C “或”門 兩個開關(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 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 【題組過關(guān)】 1.聯(lián)合國安理會每個常任理事國都擁有否決權(quán),假設(shè)設(shè)計一個表決器,常任理事國投反對票時輸入0,投贊成票或棄權(quán)時輸入1,提案通過為1,通不過為0,則這個表決器應(yīng)具有哪種邏輯關(guān)系(  ) A.“與”門        B.“或”門 C.“非”門 D.“與非”門 解析:選A.根據(jù)聯(lián)合國常任理事國表決情況可知,即每個常任理事國都通過才為通過,只要有一個投反對票,則提案都不通過,所有常任理事國都同意才通過,故能正確表示該表

7、決器的邏輯門應(yīng)該是“與”門. 2.如圖所示為三個基本邏輯電路的符號,A輸入端全為“1”,B輸入端全為“0”.以下判斷正確的是(  ) A.甲為“非”邏輯電路符號,輸出為“1” B.乙為“或”邏輯電路符號,輸出為“1” C.乙為“與”邏輯電路符號,輸出為“0” D.丙為“與”邏輯電路符號,輸出為“1” 解析:選B.根據(jù)門電路的符號特點可知,甲為“非”邏輯電路符號,A輸入端為“1”時,輸出為“0”,A錯;乙為“或”邏輯電路符號,A輸入端為“1”,B輸入端為“0”時,輸出為“1”,B對,C錯;丙為“與”邏輯電路符號,A輸入端為“1”,B輸入端為“0”時,輸出為“0”,D錯.  簡單

8、的復(fù)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(fù)合門電路,稱為“與非”門,如圖所示. 其真值表為: 輸入 輸出 輸入 輸出 A1 B1 Y1 A2 Y2 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 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,如圖所示. 其真值表為: 輸入 輸出 輸入 輸出 A1 B1 Y1 A2 Y2 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0

9、1 1 0 1 1 1 1 0 【題組過關(guān)】 1.如圖所示,用1表示有信號輸入,用0表示無信號輸入,用1表示有信號輸出,用0表示無信號輸出,則當A、B、C的輸入分別為0、1、0時,在輸出端Y的結(jié)果是(  ) A.0         B.1 C.0或1 D.無法確定 解析:選B.A、B輸入分別為0、1,由“或”門邏輯關(guān)系知“或”門將輸出1,C輸入0,由“非”門的邏輯關(guān)系知,“非”門將輸出1,“與”門的兩個輸入都為1,由“與”門的邏輯關(guān)系知,“與”門將輸出1,即Y為1,B正確,A、C、D錯誤. 2.如圖所示,低電位報警器由兩個基本的門電路甲、乙與蜂鳴器組成,該報警器

10、只有當輸入電壓過低時蜂鳴器才會發(fā)出警報.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 解析:選B.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,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,當輸入為高電壓,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,故B正確;乙不會是“或”門和“與”門,故C

11、、D錯誤. [隨堂檢測] 1.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 解析:選B.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. 2.如圖所示為某一門電路符號及輸入端A

12、、B的電勢隨時間變化關(guān)系的圖象,則下列選項中能正確反映該門電路輸出端電勢隨時間變化關(guān)系的圖象是(  ) 解析:選A.題圖為與門電路,所以A、B輸入端都是高電勢時,輸出才為高電勢,故A正確. 3.如圖所示的電路圖是一個應(yīng)用“非”門構(gòu)成一個簡易火警報警電路,則圖中X框、Y框中應(yīng)是(  ) A.X為熱敏電阻,Y為可變電阻 B.X為熱敏電阻,Y為開關(guān) C.X為可變電阻,Y為熱敏電阻 D.X、Y均為熱敏電阻 解析:選C.熱敏電阻受熱后,電阻減小,A端出現(xiàn)低電位,經(jīng)過“非”門后使L兩端出現(xiàn)高電位,產(chǎn)生報警信號. 4.在車門報警電路中,兩個按鈕開關(guān)分別裝在汽車的兩扇門上,只要有開

13、關(guān)處于斷開狀態(tài),報警燈就發(fā)光,能實現(xiàn)此功能的電路是(  ) 解析:選D.實現(xiàn)車門報警的電路應(yīng)當是“或”門電路,而A、B是“與”門電路,A、B錯誤;C、D圖是“或”門電路,但C中,S1、S2均斷開時,燈泡不亮,不能起到報警作用,D正確. [課時作業(yè)] [學生用書P145(單獨成冊)] 一、單項選擇題 1.在如圖所示的邏輯電路中,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(  ) A.1和0 B.0和1 C.1和1 D.0和0 解析:選C.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

14、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. 2.下表是某邏輯電路的真值表,該電路是圖中的(  ) 輸入 輸出 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 解析:選D.根據(jù)該邏輯電路的真值表可以判斷,該門電路是一個“與”門電路和一個“非”門電路的組合,故選項D正確. 3.為了保障行駛安全,一種新型雙門電動公交車安裝了如下控制裝置:只要有一扇門沒有關(guān)緊,汽車就不能啟動.如果規(guī)定:車門關(guān)緊時為“1”,未關(guān)緊時為“0”;當輸出信號為“1”時,汽車可以正常啟動行駛,當輸出信號為“0”時,汽車不能啟動.能正確表示該控制裝置工作原理

15、的邏輯門是(  ) A.“與”門 B.“或”門 C.“非”門 D.“與非”門 解析:選A.兩個門有一個沒關(guān)緊就不工作是典型的“與”邏輯關(guān)系. 4. 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” 解析:選B.要使燈L亮,“非”門的輸出應(yīng)該為“1”,故“非”門的輸入為“0”,故“或”門的兩個輸入端都應(yīng)該為“0”. 5.兩只晶體二極管組成如圖所示電路,A、B為輸入端,Y為輸出端,分析該電路屬于(  ) A.“

16、與”門電路 B.“或”門電路 C.“非”門電路 D.都不可能 解析:選B.或的邏輯關(guān)系是只要滿足兩個條件之一,結(jié)果就能產(chǎn)生,只有兩個條件都不滿足,結(jié)果才不能發(fā)生,B正確,A、C、D錯誤. 6.如圖所示是一個三輸入端復(fù)合門電路,當C端輸入1,輸出端Y輸出0時,A、B端的輸入分別是(  ) A.0、0 B.0、1 C.1、0 D.1、1 解析:選A.當C端輸入1,輸出端Y輸出0時,可知“與”門的另一輸入端(即“或”門的輸出端)必為0,故“或”門的輸入端,即A、B端的輸入分別為0、0,故選A. 7.如圖所示為邏輯電路,根據(jù)電路圖完成它的真值表.其輸出端從上到下排列,結(jié)果正確

17、的是(  ) 輸入 輸出 A B C 0 0 0 1 1 0 1 1 A.0,0,1,0 B.0,0,1,1 C.1,0,1,0 D.0,0,0,1 解析:選A.由圖示邏輯電路知B輸入先通過“非”門電路,輸出后與A組成“與”門電路輸出,根據(jù)其邏輯關(guān)系輸出應(yīng)為0,0,1,0,故選項A正確. 二、多項選擇題 8.在基本邏輯電路中,何種邏輯門電路,當所有輸入均為0時,輸出不是1的是選項(  ) A.“與”門電路       B.“或”門電路 C.“非”門電路 D.都不可能 解析:選AB.當所有輸入都為“0”時,“與”門電路輸出為“0

18、”,“或”門電路輸出為“0”,“非”門電路輸出為“1”,A、B對,C、D錯. 9.如圖所示為一個簡單的報警器電路圖,下列說法錯誤的是(  ) A.S1、S2都合上時報警器發(fā)聲 B.S1斷開、S2合上時報警器發(fā)聲 C.S1、S2都斷開時報警器發(fā)聲 D.S1閉合、S2斷開時報警器發(fā)聲 解析:選ABC.題目中給出了“與”門的符號,表示為“與”門電路,那么只有輸入端均為“1”時,報警器才發(fā)聲.在電路的輸入端標上字母A、B,如圖所示,當S1閉合時,A接+5 V,為高電勢,即A輸入為“1”,當S1斷開時,R1無電流通過,A點電勢為0 V,輸入為“0”;同理,S2斷開,R2無電流,B點電

19、勢為+5 V,為高電勢,B輸入“1”,S2閉合,B輸入為“0”,由此可看出,只有A、B輸入均是“1”時,輸出才是“1”,這樣,S1應(yīng)閉合,S2應(yīng)斷開,報警器才會響.所以D正確,A、B、C錯誤. 10. 如圖所示為由二極管構(gòu)成的邏輯電路,A、B為輸入端,Y為輸出端,高電位用真值“1”表示,低電位用真值“0”表示,則(  ) A.A=0,B=0時Y=0 B.A=1,B=0時Y=1 C.A=0,B=1時Y=1 D.A=1,B=1時Y=1 解析:選AD.圖中A和B為輸入端,Y為輸出端,當其中有一個輸入端為低電位(0)時,例如B輸入端,則二極管D2導(dǎo)通,使輸出端Y為低電位,記為“0”;

20、如果B輸入端為高電位,則A輸入端為低電位,則二極管D1導(dǎo)通,所以輸出端Y為低電位,記為“0”;當A和B輸入端都為低電位時,二極管D1、D2都導(dǎo)通,輸出端Y仍為低電位,只有當A和B輸入端均為高電位時,二極管截止,輸出端才為高電位,記為“1”.即A和B輸入端均為“1”時,輸出端才為“1”,此電路為“與”邏輯電路.又稱二極管“與門”電路. 三、非選擇題 11.在舉重比賽中,有甲、乙、丙三名裁判,其中甲為主裁判,乙、丙為副裁判,當主裁判和一名以上(包括一名)副裁判認為運動員上舉合格后,才可發(fā)出合格信號.試列出真值表. 解析:設(shè)甲、乙、丙三名裁判的裁判意見為邏輯變量A、B、C,裁判結(jié)果為Y.并且對

21、于A、B、C,設(shè)上舉合格為邏輯“1”,不合格為邏輯“0”.對于Y,設(shè)上舉合格為邏輯“1”,不合格為邏輯“0”. 根據(jù)題意綜合上述假設(shè)列出真值表如表所示. A B C Y 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 答案:真值表如表所示 A B C Y 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1

22、 1 1 12.在鐵路與公路的交叉路口,安裝有自動控制的信號燈.當火車來的時候信號燈亮,火車過去時信號燈滅.圖是這種信號燈的控制電路圖.S1、S2為兩個光控開關(guān),光照到時接通,沒照到時斷開.只有兩個開關(guān)都接通時,信號燈才是滅的.請在空白處畫出符合要求的門電路符號. 解析:開關(guān)閉合時輸入為高電勢,燈亮時輸出為高電勢.所以開關(guān)閉合為1,斷開為0,燈亮為1,燈滅為0,則此時門電路的真值表應(yīng)如表所示:這是“與非”門真值表,所以框內(nèi)應(yīng)為如圖所示門電路. 輸入 輸出 A B Y 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 答案: 12

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