2022高中物理 第二章 恒定電流 第11節(jié) 簡(jiǎn)單的邏輯電路學(xué)案 新人教版選修3-1

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1、2022高中物理 第二章 恒定電流 第11節(jié) 簡(jiǎn)單的邏輯電路學(xué)案 新人教版選修3-1 　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(shí)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(hào)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．?dāng)?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(gè)事件的幾個(gè)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(jiǎn)稱“與”門． (3)符號(hào)：，其中“&”具有“

2、與”的意思，象征著：只有A與B兩個(gè)輸入端都是1時(shí)，輸出端才是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(gè)條件中，只要有一個(gè)條件得到滿足，某事件就會(huì)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(hào)：，“≥1”象征著：當(dāng)1個(gè)或多于1個(gè)輸入端為1時(shí)，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

3、”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)系． (2)“非”門：具有“非”邏輯關(guān)系的電路叫做“非”門． (3)符號(hào)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(shí)，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(gè)事件的幾個(gè)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(gè)條件中，只要有一個(gè)條件得到滿足，某事件就會(huì)發(fā)生，這種關(guān)系叫做“或”邏輯關(guān)系．(　　) (3)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)危險(xiǎn)時(shí)要求不論接通哪一個(gè)開關(guān)都能使警報(bào)器

4、報(bào)警，應(yīng)設(shè)計(jì)“非”門電路．(　　) (4)一個(gè)“與”門電路和一個(gè)“非”門電路組合在一起，組成一個(gè)復(fù)合門電路，稱為“與非”門，符號(hào)為可簡(jiǎn)化為．(　　) (5)一個(gè)“或”門電路和一個(gè)“非”門電路組合在一起，組成一個(gè)“或非”門，符號(hào)為可簡(jiǎn)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(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：天亮?xí)r路燈斷開，天黑時(shí)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(zhǔn)一個(gè)人單獨(dú)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(shí)，門才能打開

5、．這個(gè)事例體現(xiàn)了什么邏輯關(guān) 系？將鎖打開記為“1”，不打開記為“0”，列出此邏輯運(yùn)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(duì)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”

6、門 兩個(gè)開關(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 兩個(gè)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(guó)安理會(huì)每個(gè)常任理事國(guó)都擁有否決權(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，提案通過為1，通不過為0，則這個(gè)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(guó)常任理事國(guó)表決情況可知，即每個(gè)常任理事國(guó)都通過才為通過，只要有一個(gè)投反對(duì)票，

7、則提案都不通過，所有常任理事國(guó)都同意才通過，故能正確表示該表決器的邏輯門應(yīng)該是“與”門． 2．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”．以下判斷正確的是(　　) 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” 解析：選B．根據(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)；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對(duì)，C錯(cuò)；丙為“與”邏輯電路符號(hào)，A輸入端

8、為“1”，B輸入端為“0”時(shí)，輸出為“0”，D錯(cuò)． 　簡(jiǎn)單的復(fù)合門電路 1．“與非”門：一個(gè)“與”門電路和一個(gè)“非”門電路組合在一起，組成一個(gè)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(gè)“或”門電路和一個(gè)“非”門電路組合在一起，組成一個(gè)“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

9、0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 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(hào)輸入，用0表示無信號(hào)輸入，用1表示有信號(hào)輸出，用0表示無信號(hào)輸出，則當(dāng)A、B、C的輸入分別為0、1、0時(shí)，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(gè)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(cuò)誤． 2．如圖所示

10、，低電位報(bào)警器由兩個(gè)基本的門電路甲、乙與蜂鳴器組成，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 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(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，

11、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． [隨堂檢測(cè)] 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(bào)警器就鳴響．如果規(guī)定：門關(guān)緊時(shí)輸入信號(hào)為“0”，未關(guān)緊時(shí)輸入信號(hào)為“1”；當(dāng)輸出信號(hào)為“1”時(shí)，報(bào)警器就鳴響，輸出信號(hào)為“0”時(shí)，報(bào)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(gè)條件滿足，事件就會(huì)發(fā)生，即輸入端的信號(hào)只要有一個(gè)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

12、，A、C、D錯(cuò)誤． 2．如圖所示為某一門電路符號(hào)及輸入端A、B的電勢(shì)隨時(shí)間變化關(guān)系的圖象，則下列選項(xiàng)中能正確反映該門電路輸出端電勢(shì)隨時(shí)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(shì)時(shí)，輸出才為高電勢(shì)，故A正確． 3．如圖所示的電路圖是一個(gè)應(yīng)用“非”門構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)易火警報(bào)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(bào)警信號(hào)． 4．在

13、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(　　) 解析：選D．實(shí)現(xiàn)車門報(bào)警的電路應(yīng)當(dāng)是“或”門電路，而A、B是“與”門電路，A、B錯(cuò)誤；C、D圖是“或”門電路，但C中，S1、S2均斷開時(shí)，燈泡不亮，不能起到報(bào)警作用，D正確． [課時(shí)作業(yè)] [學(xué)生用書P145(單獨(dú)成冊(cè))] 一、單項(xiàng)選擇題 1．在如圖所示的邏輯電路中，當(dāng)A端輸入電信號(hào)“1”、B端輸入電信號(hào)“0”時(shí)，則在C和D端輸出的電信號(hào)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(hào)經(jīng)過一個(gè)非門，變?yōu)椤?”，從

14、D端輸出，故D端輸出為“1”；B端的輸出信號(hào)又作為輸入信號(hào)與A端輸入信號(hào)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(gè)“與”門電路和一個(gè)“非”門電路的組合，故選項(xiàng)D正確． 3．為了保障行駛安全，一種新型雙門電動(dòng)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(dòng)．如果規(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

15、出信號(hào)為“0”時(shí)，汽車不能啟動(dòng)．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A．兩個(gè)門有一個(gè)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(gè)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、

16、B為輸入端，Y為輸出端，分析該電路屬于(　　) A．“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(gè)條件之一，結(jié)果就能產(chǎn)生，只有兩個(gè)條件都不滿足，結(jié)果才不能發(fā)生，B正確，A、C、D錯(cuò)誤． 6．如圖所示是一個(gè)三輸入端復(fù)合門電路，當(dāng)C端輸入1，輸出端Y輸出0時(shí)，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(dāng)C端輸入1，輸出端Y輸出0時(shí)，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

17、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(xiàng)A正確． 二、多項(xiàng)選擇題 8．在基本邏輯電路中，何種邏輯門電路，當(dāng)所有輸入均為0時(shí)，輸出不是1的是選項(xiàng)(　　) A．“與”門電路　　　　　　 B．“或”門電路 C．“非”門電路 D．都不可能

18、解析：選AB．當(dāng)所有輸入都為“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對(duì)，C、D錯(cuò)． 9．如圖所示為一個(gè)簡(jiǎn)單的報(bào)警器電路圖，下列說法錯(cuò)誤的是(　　) A．S1、S2都合上時(shí)報(bào)警器發(fā)聲 B．S1斷開、S2合上時(shí)報(bào)警器發(fā)聲 C．S1、S2都斷開時(shí)報(bào)警器發(fā)聲 D．S1閉合、S2斷開時(shí)報(bào)警器發(fā)聲 解析：選ABC．題目中給出了“與”門的符號(hào)，表示為“與”門電路，那么只有輸入端均為“1”時(shí)，報(bào)警器才發(fā)聲．在電路的輸入端標(biāo)上字母A、B，如圖所示，當(dāng)S1閉合時(shí)，A接＋5 V，為高電勢(shì)，即A輸入為“1”，當(dāng)S1斷開時(shí)，R1無電流通過，A點(diǎn)電

19、勢(shì)為0 V，輸入為“0”；同理，S2斷開，R2無電流，B點(diǎn)電勢(shì)為＋5 V，為高電勢(shì)，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(shí)，輸出才是“1”，這樣，S1應(yīng)閉合，S2應(yīng)斷開，報(bào)警器才會(huì)響．所以D正確，A、B、C錯(cuò)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(shí)Y＝0 B．A＝1，B＝0時(shí)Y＝1 C．A＝0，B＝1時(shí)Y＝1 D．A＝1，B＝1時(shí)Y＝1 解析：選AD．圖中A和B為輸入端，Y為輸出端，當(dāng)其中有一個(gè)輸入端為低電位(0)時(shí)，例如

20、B輸入端，則二極管D2導(dǎo)通，使輸出端Y為低電位，記為“0”；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(dāng)A和B輸入端都為低電位時(shí)，二極管D1、D2都導(dǎo)通，輸出端Y仍為低電位，只有當(dāng)A和B輸入端均為高電位時(shí)，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(shí)，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(dāng)主裁判和一名以上(包括一名)副裁判認(rèn)為運(yùn)動(dòng)員上舉合格后，才可發(fā)出合格信號(hào)．試列出真值表． 解析：設(shè)甲、乙、丙

21、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(duì)于A、B、C，設(shè)上舉合格為邏輯“1”，不合格為邏輯“0”．對(duì)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

22、 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 12．在鐵路與公路的交叉路口，安裝有自動(dòng)控制的信號(hào)燈．當(dāng)火車來的時(shí)候信號(hào)燈亮，火車過去時(shí)信號(hào)燈滅．圖是這種信號(hào)燈的控制電路圖．S1、S2為兩個(gè)光控開關(guān)，光照到時(shí)接通，沒照到時(shí)斷開．只有兩個(gè)開關(guān)都接通時(shí)，信號(hào)燈才是滅的．請(qǐng)?jiān)诳瞻滋幃嫵龇弦蟮拈T電路符號(hào)． 解析：開關(guān)閉合時(shí)輸入為高電勢(shì)，燈亮?xí)r輸出為高電勢(shì)．所以開關(guān)閉合為1，斷開為0，燈亮為1，燈滅為0，則此時(shí)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：