2017_2018学年高中物理第二章直流电路8逻辑电路和操纵电路学案教科版选修3_1

8.逻辑电路和操纵电路
学习目标知识脉络
1.初步了解简单的逻辑电路及表示符号．
2．通过实验理解“与”“或”和“非”门电路
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．(重点、难点)
3．初步了解集成电路的作用及发展情况.
常见的逻辑电路
[先填空]
1．开关“与”电路
(1)“与”逻辑关系：一个事件的几个条件都知足后该事件才能发生．
(2)开关“与”电路
图2­8­1
(3)真值表
输入输出
A B P
000
010
100
11 1
2.开关“或”电路
(1)“或”逻辑关系：一个事件的几个条件中，只要有一个条件取得知足，事件就会发生．
(2)开关“或”电路
图2­8­2
(3)真值表
输入输出
A B P
000
01 1
10 1
11 1
3.开关“非”电路
(1)“非”逻辑关系：输出状态与输入状态相反
(2)开关“非”电路
图2­8­3
(3)真值表
输入输出
A P
0 1
10
[再判断]
1．“与”电路中，只要AB两个输入端有一个是“1”时，输出端确实是“1”．(×) 2．“与”电路中，只有AB两个输入端都是“0”时，输出端才是“1”．(×)
3．“非”门电路的逻辑关系是输出状态与输入状态相反．(√)
[后思考]
某同窗能够之前门进教室，也能够经后门进教室，这表现了一种什么逻辑关系？
【提示】该同窗走前门或后门，都能够实现进入教室这一结果，这表现了“或”逻辑关系．
[合作探讨]
探讨1：若是一个电路的两个开关同时闭合，电路中的用电器才能工作，此电路存在什么逻辑关系？
【提示】“与”逻辑关系．
探讨2：若是一个电路的两个开关任意闭合其中一个，电路中的用电器都能工作，此电
路存在什么逻辑关系呢？
【提示】“或”逻辑关系．
[核心点击]
三种门电路的对照门电路种类类比电路图逻辑关系
“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
⎭⎪
⎬
⎪⎫
A
B
＝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
如图2­8­4所示为三个门电路符号，A输入端全为“1”，B输入端全为“0”．以下判定正确的选项是( )
图2­8­4
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”，故C正确．
【答案】 C
如图2­8­5所示，表示输入端A、B的电势随时刻的转变关系，完成下题．求：【导学号：】
图2­8­5
(1)“与”门电路的输出电压Z随时刻转变的关系；
(2)“或”门电路的输出电压Z随时刻转变的关系．
【解析】(1)对“与”逻辑关系，先作出A、B、Z的真值表，然后再确信输出Z与时刻的转变关系．
A(U A)B(U B)Z
010
100
010
11 1
000
11 1
010
100
010
因此，U Z随时刻转变如下图：
(2)对“或”逻辑，先作出A、B、Z的真值表，然后再确信输出Z与时刻的转变关系.
A(U A)B(U B)Z
01 1
10 1
01 1
11 1
000
11 1
01 1
10 1
01 1
因此，U Z随时刻转变如下图：
【答案】观点析图
分析逻辑关系的大体思路
(1)明确什么是条件，什么是结果．
(2)看条件与结果的内在联系，即符合哪一种门电路．
(3)依照门电路的特点写出真值表或逻辑表达式．
用二极管实现“与”电路和“或”电路集成电路
“复合”门电路
[先填空]
1．用二极管实现“与”电路和“或”电路
“与”电路和“或”电路的逻辑关系可通过二极管来实现，“非”电路的逻辑关系可通过三极管来实现．其优势是：速度快，靠得住性高．
2．集成电路
集成电路是以半导体材料为基片，将组成电路的各类元件(如：电阻、电容、二极管等)和连线集成在同一基片上，成为具有必然功能的微电路系统，这确实是集成电路，它具有分立元件无可比拟的优势，要紧优势有：体积小、质量轻、靠得住性高、运算速度快、本钱低廉等．
3．“复合”门电路
由两个大体门电路组合在一路组成复合门电路，实现对电路的操纵，在实际操纵电路中较为常见．
[再判断]
1．集成电路技术的进展，已经成为一个国家电子技术进展的重要标志．(√)
2．集成电路的特点体积小，功能多，但专用性不强．(×)
[后思考]
什么缘故世界上很多国家都在研制集成电路？
【提示】集成电路体积小、功能多、方便、靠得住，适合系列化、标准化生产，它是一个国家电子技术进展的重要标志．
[合作探讨]
由两个大体门电路组合在一路的复合门电路的输出是如何确信的呢？
【提示】判定复合门电路的最终输出结果时，分析思路一样是“之前向后”，先分析第一个门电路的输出结果，再判定第二个，依此类推．
[核心点击]
1．“与非”门：一个“与”门电路和一个“非”门电路组合在一路，组成一个复合门电路，称为“与非”门，如图2­8­6所示．
可简化为
图2­8­6
其真值表为
输入输出输入输出
A1B1Z1A2Z2
0000 1
0100 1
1000 1
11110
2.“或非”门：一个“或”门电路和一个“非”门电路组合在一路，组成一个“或非”门，如图2­8­7所示．
可简化为
图2­8­7
其真值表为
输入输出输入输出
A1B1Z1A2Z2
0000 1
01110
10110
11110
如图2­8­8所示，低电位报警器由两个大体门电路与蜂鸣器组成，该报警器只有当输入电压太低时蜂鸣器才会发出警报．其中( )
图2­8­8
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】由“与门”和“非门”的真值表可知选项A错．由“或门”和“非门”的真值表可判定，选项B正确．由“与门”和“或门”的真值表能够判定，选项C错．由“或门”和“与门”的真值表可判定，选项D错．
【答案】 B
如图2­8­9所示为两个“非”门和一个“或”门组成的复合门电路，请在表中填写该门电路的真值表．
图2­8­9
输入输出
A B Z
【解析】
表所示：
输入输出
A B Z
00 1
10 1
01 1
110
【答案】观点析
复合门电路真值表的确信方式
若是A、B输入别离通过一个“非”门电路，它们各自的输出Z1、Z2又组成一个“与”门电路或“或”门电路的，最后输出Z，那么Z的值直接取决于Z1、Z2.
学业分层测评(十四)
(建议历时：45分钟)
1．逻辑电路的信号有两种状态：一是高电位状态，用“1”表示；另一种是低电位状态，用“0”表示．关于那个地址的“1”和“0”，以下说法中正确的选项是( ) A．“1”表示电压为1 V，“0”表示电压为0 V
B．“1”表示电压为大于或等于1 V，“0”表示电压必然为0 V
C．“1”和“0”是逻辑关系的两种可能取值，不表示具体的数值
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】门电路是用来操纵信号的“通过”或“截断”的一种开关电路．依照指定条件，门电路对输入、输出的因果关系作出判定．门电路的输入、输出信号都以电位的高低来表示．假设把高电位看做有信号，表示某个条件存在或信号能通过，且以符号“1”表示；把低电位看做无信号，表示某个条件不存在或信号不能通过，以符号“0”表示．这种逻辑关系称为正逻辑，反之那么称为负逻辑．在通常情形下，不加说明的都指正逻辑，因此“1”和“0”只是两个符号，是两种变量的可能的取值．故C选项正确．
【答案】 C
2．在大体逻辑电路中，何种逻辑门电路当所有输入均为0时，输出是1
( ) A．“与”门电路B．“或”门电路
C．“非”门电路D．都不可能
【解析】依照“与”门、“或”门、“非”门的真值表可知，C正确，A、B、D错误．【答案】 C
3．走廊里有一盏电灯，在走廊两头各有一个开关，咱们希望不论哪个开关接通都能使
电灯点亮，那么设计的电路为( )
A．“与”门电路B．“非”门电路
C．“或”门电路D．上述答案都有可能
【解析】走廊两头的开关，只要知足其中1个为“1”，那么输出端就为“1”，故知足Z＝A＋B，即表现了“或”逻辑，故C正确，A、B、D错误．
【答案】 C
4．热水器在利历时，只有在既没有熄灭指示灯又没有停水的情形下才能使热水器工作，这种情形假设用逻辑关系来表示，属于哪一种逻辑( )
【导学号：】A．“与”逻辑D．“或”逻辑
C．“非”逻辑D．以上均不是
【解析】由于要知足指示灯没熄灭、没停水两个条件，热水器才能工作，只要有任意一个条件不知足，热水器均不能工作，故为“与”逻辑关系．
【答案】 A
5．关于以下门电路的符号(如图2­8­10所示)，以下说法中正确的选项是( )
图2­8­10
A．甲为“非”门、乙为“与”门、丙为“或”门
B．甲为“与”门、乙为“或”门、丙为“非”门
C．甲为“非”门、乙为“或”门、丙为“与”门
D．甲为“或”门、乙为“与”门、丙为“非”门
【解析】三个门电路符号，甲为“非”门，乙为“或”门，丙为“与”门，故C正确．【答案】 C
6．联合国安理会每一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”，投同意或弃权时输入“1”，提案通过为“1”，通只是为“0”，那么那个表决器应具有哪一种逻辑关系( )
A．“与”门B．“非”门
C．“或”门D．“与非”门
【解析】联合国规定，只要常任理事国有一个反对，提案就不能通过，这和“与”门的逻辑关系一致．
【答案】 A
7．请依照下面所列的真值表，从四幅图当选出与之相对应的一个门电路
( ) 【导学号：】
输入输出
A B Z
00 1
01 1
10 1
110
【解析】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，必然对应一个复合门电路，从真值表分析可得应为“与非”复合门电路，D选项正确．【答案】 D
8．在举重竞赛中，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)副裁判以为运动员上举合格后，才可发出合格信号，试列出真值表．
【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Z，而且关于A、B、C设：判上举合格为逻辑“1”，不合格为逻辑“0”．关于Z设：上举合格为逻辑“1”，不合格为逻辑“0”．
依照题意及上述假设列出真值表如下表所示.
A B C Z
0000
0010
0100
0110
1000
101 1
110 1
111 1
9．(多项选择)两个人负责安装一个火药包，然后起爆，两个人别离操纵两个相串联的开关．只有当两个人都撤出危险区，在平安区把开关接通时，火药包才能爆炸．若是有一人未撤出危险区，开关没有接通，火药包就不能起爆，这确实是“与”的概念．若是用“0”表示不起爆，“1”表示起爆，用“×”表示“与”的运算符号，那么以下运算式正确的选
项是( )
A．0×0＝0，表示二人都不起爆，火药包不爆炸
B．0×1＝l，表示一个不起爆，另一人起爆，火药包爆炸
C．1×0＝1，表示一人起爆，另一人不起爆，火药包爆炸
D．1×1＝1，表示二人都起爆，火药包爆炸
【解析】只有两人都接通开关时，火药包才能爆炸，这是“与”逻辑关系，关于“与”逻辑关系，只有输入都为“1”时输出才是“1”，只要输入有一个是“0”，那么输出为0，故A、D正确，B、C错误．
【答案】AD
10．(多项选择)如图2­8­11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”()
图2­8­11
A．0 0 B．0 1
C．1 0 D．1 1
【解析】C输入为“0”、输出为“1”，通过“与”关系后输出为“0”，那么A、B 经“与”关系后输出必然为“0”，因此A、B输入为0、0或0、1或一、0，选项A、B、C 正确．
【答案】ABC
11．(多项选择)如图2­8­12所示为由二极管组成的逻辑电路，A、B为输入端，Z为输出端，高电位用真值“1”表示，低电位用真值“0”表示，那么( )
【导学号：】
图2­8­12
A．A＝0，B＝0时Z＝0 B．A＝1，B＝0时Z＝1
C．A＝0，B＝1时Z＝1 D．A＝1，B＝1时Z＝1
【解析】当A、B中有一个处于低电位，真值为“0”时，二极管导通，Z那么处于低电位，真值为“0”，故A正确，B、C错误．当A、B均处于高电位，真值为“1”时，两个二极管均截止，Z处于高电位，真值为“1”，D正确．
【答案】AD。