高中物理教科版选修3-1：第二章 直流电路 学案11

学案11逻辑电路和控制电路学习目标定位 1.初步了解简单的逻辑电路.2.通过实验理解“与”、“或”和“非”电路在逻辑电路中的结果与条件的逻辑关系，会用真值表表示一些简单的逻辑关系.3.初步了解集成电路的作用及发展情况一、常见的逻辑电路1开关“与”电路：有触点的开关组成“与”电路时是串联关系2开关“或”电路：有触点的开关组成“或”电路时是并联关系3开关“非”电路：输入与输出的逻辑关系是相反的(填“相同”或“相反”)，这种电路可以称为“非”电路二、用二极管实现“与”电路和“或”电路在计算机及其他数字设备中广泛使用晶体二极管、三极管或集成电路等组成逻辑电路，它们没有运动部件，动作速度快，可靠性极高.一、开关“与”电路问题设计如图1所示，两个开关A、B串联起来控制同一灯泡P，显然，只有A“与”B同时闭合时，灯泡P才会亮在这个事件中，A、B闭合是条件，灯泡P亮是结果图1(1)事件的两个条件需满足几个，事件才能发生？(2)在下表中填写对应条件下事件的结果(灯泡P是亮还是熄).条件结果开关A开关B灯泡P断断断通通断通通(3)如果把开关的“通”记为1，“断”记为0，把灯“亮”记为“1”，“熄”记为0，把上面表格用1、0表示答案(1)两个条件都满足(2)熄熄熄亮(3)输入输出ABP000010100111二、开关“或”电路问题设计如图2所示，两个开关A、B并联，控制同一灯泡P，在这个电路中，A“或”B闭合时，灯泡P就亮图2(1)条件A、条件B满足几个时，事件就能发生？(2)在下表中填写对应条件下事件的结果(灯泡P是亮还是熄).条件结果开关A开关B灯泡P断断断通通断通通(3)如果把开关的“通”记为1、“断”记为0，把灯“亮”记为“1”、“熄”记为0，把上面表格用1、0表示答案(1)满足两个条件中的一个(2)熄亮亮亮(3)输入输出ABP000011101111三、开关“非”电路图3问题设计如图3所示，当开关A接通时，灯泡P被短路而不亮；当开关A断开时，灯泡P是通路而被点亮(1)条件A和事件P之间的关系如何？(2)在下表中填写对应条件下事件的结果(灯泡P是亮还是熄).条件结果开关A灯泡P断通(3)如果把开关的“通”记为1、“断”记为0，把灯“亮”记为“1”、“熄”记为0，把上面表格用1、0表示答案(1)条件A满足，事件P不发生，二者总是相反关系(2)亮熄(3)输入输出AP0110延伸思考新学期开学了，某中学某寝室的6名同学都到宿管办报到，宿管办的老师发给他们每人一把钥匙，方便他们单独出入，在这个事件中体现了怎样的逻辑关系？答案每个同学都能单独的打开宿舍的门，在这个事件中体现了“或”的逻辑关系四、复合电路1“与非”电路一个“与”电路和一个“非”电路组合在一起，组成一个复合电路，称为“与非”电路，其真值表为输入输出ABP0010111011102.“或非”电路一个“或”电路和一个“非”电路组合在一起，组成一个“或非”电路其真值表为输入输出ABP001010100110一、常见的逻辑关系例1在登录你的电子信箱(或“QQ”)的过程中，要有两个条件，一个是用户名，一个是与用户名对应的密码，要完成这个事件(登录成功)，它们体现了怎样的逻辑关系_解析当几个条件同时具备才能出现某一结果，这些条件与结果之间的关系称为“与”逻辑关系在登录电子信箱时，只有用户名和对应的密码同时登录才能成功，反映的逻辑关系为“与”逻辑关系答案“与”逻辑关系二、逻辑电路的理解与应用例2如图4为监控汽车安全带使用情况的报警电路，S为汽车启动开关，汽车启动时S闭合驾驶员未系安全带时开关S闭合，系好安全带时S断开要求当驾驶员启动汽车但未系安全带时蜂鸣器报警则在图中虚线框内应接入的元件是()图4A“非”电路B“或”电路C“与”电路 D“与非”电路解析只有当驾驶员启动汽车且未系安全带时蜂鸣器才报警，体现了一种“与”的逻辑关系，故选C.答案C针对训练联合国安理会每个常任理事国都拥有否决权，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” B“或”C“非” D“与非”答案A解析联合国安理会每个常任理事国都拥有否决权，说明只有所有的常任理事国通过了，提案才能通过，体现的是一种“与”的逻辑关系逻辑电路和控制电路1(逻辑电路的理解)隧道里有一个警报器，在隧道的两端各有一个开关，在出现危险时要求不论接通哪一个开关都能使警报器报警，那么应设计的电路为()A“与”电路 B“或”电路C“非”电路 D上述答案都有可能答案B解析要求不论接通哪一个开关都能使警报器报警，这体现了“或”逻辑关系，故只有B项正确A、C、D三项都错误2(逻辑电路的理解)在逻辑电路中，若输入信号中至少有一个为“1”，则输出为“1”的逻辑电路是()A“与”电路 B“或”电路C“非”电路 D都不可能答案B解析要求输入信号中至少有一个为“1”，输出为“1”，则就要求为“111”或是“101”，所以满足要求的是“或”电路3(含二极管逻辑电路的理解)两只晶体二极管组成如图5所示电路，A、B为输入端，Y为输出端，那么该电路是什么逻辑电路图5答案“或”逻辑电路解析根据二极管的特点，只要在二极管上加上正向电压，则二极管即可导通由题中电路结构可知，D1、D2两个二极管只要有一个导通，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”逻辑关系的电路4(逻辑电路的应用)在举重比赛中，有甲、乙、丙三名裁判，其中甲为主裁判，乙、丙为副裁判，当主裁判和一名以上(包括一名)副裁判认为运动员上举合格后，才可发出合格信号，试列出真值表答案见解析解析设甲、乙、丙三名裁判的裁判意见为逻辑变量A、B、C，裁判结果为P.并且对于A、B、C，设上举合格为逻辑“1”，不合格为逻辑“0”对于P，设上举合格为逻辑“1”，不合格为逻辑“0”根据题意综合上述假设列出真值表如下表所示：ABCP00000010010001101000110110111111题组一逻辑电路的理解与应用1走廊里有一盏电灯，在走廊两端各有一个开关，我们希望不论哪一个开关接通都能使电灯点亮，那么由此设计的电路为()A“与”电路 B“非”电路C“或”电路 D上述答案都有可能答案C解析任何一个开关接通都能使灯点亮，符合“只要一个条件成立结果就成立”的逻辑关系为“或”电路，C正确2下面为一逻辑电路的真值表，试判断这是一个什么类型的逻辑门电路()输入A01输出P10A.“与”B“非”C“或” D“与非”答案B解析由该逻辑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.3如图1为一个应用简单逻辑电路控制的自动楼道灯的原理电路，图中S为声控开关(有声音时开关闭合，无声音时开关断开)，Rt为光敏电阻，R1和R2都是定值电阻，A为某种门电路，L为灯泡当晚上有人发声时，能够自动打开楼道灯，白天即使有人发声，楼道灯也不会亮则()图1A图中A是一个与电路B图中A是一个或电路C图中A是一个非电路D晚上无光照时L一定亮答案A题组二真值表4“或”电路的真值表如下表，在真值表中X处的逻辑值为_.输入输出ABP00001110X111答案1解析根据“或”电路逻辑关系特点PAB，得10X，X1.5如图2所示为两个“非”电路和一个“或”电路组成的复合逻辑电路，请在下表中填写该逻辑电路的真值表图2输入输出ABP答案真值表如下表所示输入输出ABP001011101110解析“非”电路的输入状态与输出状态呈相反的逻辑关系，“或”电路只要有一个输入状态为“1”，输出信号便为“1”，根据以上特点可确定真值表题组三综合题组6如图3所示为某一逻辑电路及输入端A、B的电势随时间变化关系的图像，则下列选项中能正确反映该门电路输出端电势随时间变化关系的图像是()图3答案A解析题图为与电路，所以A、B输入端都是高电势时，输出才为高电势，故A正确7由逻辑电路构成的一简单控制电路如图4所示，其中R为光敏电阻，光照时电阻很小，R为变阻器，L为小灯泡其工作情况是：当光敏电阻受到光照时小灯泡L不亮；不受光照时，小灯泡L亮该逻辑电路是_电路，该控制电路可以用在_控制系统中(举一个例子)图4答案“非”城市路灯解析光照时光敏电阻阻值减小，逻辑电路的输入端电势升高，灯不亮，说明逻辑电路输出端电势降低，输出状态与输入状态相反，故为“非”电路8电动机的自动控制电路如图5所示，其中RH为热敏电阻，RL为光敏电阻，当温度升高时，RH的阻值远小于R1；当光照射RL时，其阻值远小于R2.为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动，电路中的虚线框内应选_逻辑电路；若要提高光照时电动机启动的灵敏度，可以_R2的阻值(填“增大”或“减小”)图5答案“或”增大解析本题考查逻辑电路以及热敏电阻、光敏电阻的特性为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动，即热敏电阻或光敏电阻的电阻值小时，输入为1，输出为1，所以是“或”电路因为若要提高光照时电动机启动的灵敏度，需要在光照较小即光敏电阻阻值较大时输入为1，输出为1，所以要增大R2.9图6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_电路，虚线框乙内应选用_电路(选填“与”