高中物理滬科版選修3-1訓(xùn)練3-5邏輯電路與集成電路

課后篇鞏固提升A組1.如圖所示為三個(gè)門(mén)電路符號(hào),A輸入端全為“1”,B輸入端全為“0”。下列判斷中正確的是()A.甲為“非”門(mén),輸出為“1”B.乙為“與”門(mén),輸出為“0”C.乙為“或”門(mén),輸出為“1”D.丙為“與”門(mén),輸出為“1”解析:甲為“非”門(mén),輸出為“0”,乙為“或”門(mén),輸出為“1”,丙為“與”門(mén),輸出為“0”,則只有選項(xiàng)C正確。答案:C2.(多選)如圖是一個(gè)三輸入端、三個(gè)門(mén)電路組成的復(fù)合門(mén)電路,當(dāng)C端輸入“0”時(shí),A、B端輸入為何值時(shí)輸出端Y輸出為“0”()A.00 B.01 C.10 D.11答案:ABC3.如圖(a)所示,為某一門(mén)電路符號(hào)及輸入端A、B的電勢(shì)隨時(shí)間變化關(guān)系的圖像,則圖(b)中能正確反映該門(mén)電路輸出端電勢(shì)隨時(shí)間變化關(guān)系的圖像是()(a)(b)答案:A4.如圖是有三個(gè)輸入端的復(fù)合門(mén)電路,當(dāng)C端輸入0時(shí)Z輸出0,那么A、B端輸入分別是()A.1、1 B.0、1 C.1、0 D.0、0解析:C端輸入為0,則通過(guò)“非”門(mén)后,輸出為1,“與”門(mén)Z輸出為0,則A、B端輸入“或”門(mén)后的輸出為0,根據(jù)“或”的邏輯關(guān)系,A、B輸入的都是0。答案:D5.如圖是由基本邏輯電路構(gòu)成的一個(gè)公路路燈自動(dòng)控制電路,圖中虛線(xiàn)框M中是一只感應(yīng)元件,虛線(xiàn)框N中使用的是門(mén)電路,則()A.M為光敏電阻,N為與門(mén)電路B.M為光敏電阻,N為非門(mén)電路C.M為熱敏電阻,N為非門(mén)電路D.M為熱敏電阻,N為或門(mén)電路答案:B6.如圖所示為一個(gè)簡(jiǎn)單的報(bào)警器電路圖,下列說(shuō)法中正確的是()A.S1、S2都合上時(shí)報(bào)警器發(fā)聲B.S1斷開(kāi),S2合上時(shí)報(bào)警器發(fā)聲C.S1、S2都斷開(kāi)時(shí)報(bào)警器發(fā)聲D.S1閉合,S2斷開(kāi)時(shí)報(bào)警器發(fā)聲解析:題目中給了“與”門(mén)的符號(hào),表示為“與”門(mén)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+5V,為高電勢(shì),即A輸入為“1”,當(dāng)S1斷開(kāi)時(shí),R1無(wú)電流通過(guò),A點(diǎn)電勢(shì)為0V,輸入為“0”;同理,S2斷開(kāi),R2無(wú)電流,電勢(shì)為+5V,為高電勢(shì),B輸入“1”,S2閉合,B輸入為“0”,由真值表可看出,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(kāi),報(bào)警器才會(huì)響。ABZ000010100111答案:D7.用兩只晶體二極管組成如圖所示的電路,A、B為輸入端,Y為輸出端,試分析說(shuō)明它是什么邏輯電路。解析:根據(jù)二極管的特點(diǎn),只有在二極管上加上正向電壓,二極管才可導(dǎo)通。若加反向電壓,則二極管不導(dǎo)通。由題中電路結(jié)構(gòu)可知,D1、D2兩個(gè)二極管只有一個(gè)導(dǎo)通,或者兩個(gè)都導(dǎo)通,則整個(gè)電路就會(huì)導(dǎo)通。因此該電路是符合“或”邏輯關(guān)系的門(mén)電路。答案:“或”邏輯關(guān)系8.如圖所示電路中用A和B表示兩個(gè)元件,有一個(gè)電路控制是否工作,如果工作,輸出為高電勢(shì)。如果A和B都滿(mǎn)足條件(“滿(mǎn)足條件”輸入為高電勢(shì)),則電路才工作。請(qǐng)畫(huà)出輸出端Z輸出的電信號(hào),并完成該門(mén)電路的真值表,并說(shuō)明門(mén)電路的種類(lèi),畫(huà)出門(mén)電路的符號(hào)。輸入輸出ABZ00011011解析:由A、B都滿(mǎn)足條件(輸入為高電勢(shì))時(shí),輸出才為高電勢(shì),則輸出端Z的電信號(hào)圖為其真值表為輸入輸出ABZ000010100111因兩個(gè)條件同時(shí)滿(mǎn)足時(shí),電路才工作,所以該電路為“與”門(mén)電路,其符號(hào)為答案:見(jiàn)解析B組1.某倉(cāng)庫(kù)在門(mén)上安裝了一把自動(dòng)鎖和一把掛鎖,只有把自動(dòng)鎖和掛鎖都打開(kāi)時(shí),人才能進(jìn)出。這里的“兩把鎖”和“人可以進(jìn)出”之間體現(xiàn)了某種邏輯關(guān)系,下列門(mén)電路中也具有這種邏輯關(guān)系的是()解析:“只有把自動(dòng)鎖和掛鎖都打開(kāi)時(shí),人才能進(jìn)出。”說(shuō)明“自動(dòng)鎖打開(kāi)”和“掛鎖打開(kāi)”是“與”的關(guān)系。令“自動(dòng)鎖打開(kāi)”為A、“掛鎖打開(kāi)”為B、“人進(jìn)出”為Z,則A與B用“與門(mén)”電路。答案:B2.如圖所示,A、B分別表示某一個(gè)門(mén)電路兩個(gè)輸入端的信號(hào),Z表示該門(mén)電路輸出端的信號(hào),則根據(jù)它們的波形可以判斷該門(mén)電路是()A.“與”門(mén)B.“或”門(mén)C.“非”門(mén)D.“或非”門(mén)解析:將A、B、C、D四個(gè)門(mén)電路逐一代入,與門(mén)輸入端全為“1”,輸出端才為“1”,或門(mén)輸入端只要有“1”,輸出端就為“1”。發(fā)現(xiàn)選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤。答案:B3.下列邏輯電路中,能使蜂鳴器F發(fā)出聲音的是()解析:由題圖A可知,與門(mén)的輸入端為1、0,則輸出為0,蜂鳴器不發(fā)出聲音,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;B圖為或門(mén)電路,輸入端為1、0,則輸出為1,蜂鳴器發(fā)出聲音,故選項(xiàng)B正確;C圖為非門(mén)電路,輸入端為1,則輸出為0,蜂鳴器不發(fā)出聲音,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;D圖為或門(mén)、非門(mén)的復(fù)合電路,或門(mén)的輸入端為1、0,則輸出為1,非門(mén)的輸入為1,則輸出為0,蜂鳴器不發(fā)出聲音,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案:B4.(多選)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)路燈自動(dòng)控制門(mén)電路,如圖所示,天黑了,讓路燈自動(dòng)接通,天亮了,讓路燈自動(dòng)熄滅。圖中RG是一個(gè)光敏電阻,當(dāng)有光照射時(shí),光敏電阻的阻值會(huì)顯著地減小。R是可調(diào)電阻,起分壓作用。J為路燈總開(kāi)關(guān)——控制繼電器(圖中未畫(huà)路燈電路)。關(guān)于此電路,正確的是()A.天黑時(shí),RG增大,A為高電位,Z為低電位,J使路燈亮B.天黑時(shí),RG增大,A為低電位,Z為高電位,J使路燈亮C.R調(diào)大時(shí),傍晚路燈亮得早一些D.R調(diào)大時(shí),傍晚路燈亮得晚一些解析:當(dāng)光照變?nèi)鯐r(shí)光敏電阻RG的阻值變大,分擔(dān)的電壓大,則門(mén)電路獲得的電勢(shì)低,非門(mén)電路輸入端電壓變小,繼電器得到的電壓變高,路燈被點(diǎn)亮,所以選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在相同的光照情況下,若電阻R增大,使得R分得的電壓變大,使非門(mén)電路的輸入端電壓變大,繼電器得到的電壓偏低,路燈不被點(diǎn)亮。只有天色更暗時(shí),光敏電阻更大一些,門(mén)電路獲得的電勢(shì)低,非門(mén)電路輸入端電壓變小,繼電器得到的電壓變高,路燈被點(diǎn)亮,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確。答案:BD5.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)樓道應(yīng)急燈的控制電路,如圖所示。當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí),應(yīng)急燈自動(dòng)打開(kāi);來(lái)電時(shí),應(yīng)急燈自動(dòng)熄滅。圖中R1、R2為分壓電阻,以使門(mén)電路獲得合適的電壓;J是應(yīng)急燈開(kāi)關(guān)控制繼電器(圖中未畫(huà)應(yīng)急燈電路),請(qǐng)你在虛線(xiàn)框內(nèi)填入需要的門(mén)電路符號(hào)。解析:由題意知,電網(wǎng)高電位時(shí)應(yīng)急燈熄滅,電網(wǎng)低電位時(shí)應(yīng)急燈打開(kāi),所以應(yīng)該用“非”門(mén)。答案:6.火警自動(dòng)報(bào)警器用“非門(mén)”、電位器、熱敏電阻、蜂鳴器和電池等按如圖所示連接,調(diào)節(jié)電位器使蜂鳴器正好不報(bào)警,然后用火焰靠近熱敏電阻,蜂鳴器就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。在不報(bào)警時(shí),P為低電位記為“0”;報(bào)警時(shí),P為高電位記為“1”。試問(wèn):(1)報(bào)警時(shí),A點(diǎn)電位為高電位“1”,還是低電位“0”?(2)當(dāng)用火焰靠近熱敏電阻時(shí),熱敏電阻的阻值是增大還是減小?解析:(1)報(bào)警時(shí),P點(diǎn)為高電位“1”,由于此電路運(yùn)用了“非”門(mén)電路,輸出端P為高電位時(shí),輸入端A點(diǎn)一定是低電位“0”。(2)電路圖如圖所示。當(dāng)火焰靠近熱敏電阻時(shí),蜂鳴器報(bào)警,說(shuō)明此時(shí),P點(diǎn)為高電位,A點(diǎn)為低電位,也就是說(shuō)熱敏電阻兩端的電壓減小,由電路圖可知,熱敏電阻的阻值減小。答案:見(jiàn)解析教學(xué)建議關(guān)于“邏輯電路與集成電路”的教學(xué)。本節(jié)內(nèi)容不難,關(guān)鍵是讓同學(xué)們知道人們是怎樣利用邏輯關(guān)系,將普通的串、并聯(lián)電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字電路,進(jìn)而達(dá)到自動(dòng)控制電路通與斷效果。邏輯電路和邏輯關(guān)系教學(xué)中可以從生活實(shí)例或演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象入手,幫助學(xué)生理解三種邏輯關(guān)系。鼓勵(lì)學(xué)生從生活中尋找“與”,“或”和“非”邏輯關(guān)系,以加深對(duì)邏輯關(guān)系的理解。讓學(xué)生了解,門(mén)電路是一種“條件開(kāi)關(guān)”。只有當(dāng)輸入信號(hào)滿(mǎn)足一定的條件時(shí),“門(mén)”才能打開(kāi),才能有輸出信號(hào)。常見(jiàn)的門(mén)電路有“與”門(mén)、“或”門(mén)、“非”門(mén)等。(1)“與”邏輯關(guān)系,教學(xué)中通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生理解:如果一個(gè)事件的幾個(gè)條件都滿(mǎn)足后,該事件才能發(fā)生,這種關(guān)系叫做“與”關(guān)系。接著可以通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明:具有“與”邏輯關(guān)系的電路稱(chēng)為“與”門(mén)電路,“與”門(mén)電路就是每個(gè)輸入端都有信號(hào)輸入時(shí),輸出端才有信號(hào)輸出。只要求學(xué)生認(rèn)識(shí)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的邏輯關(guān)系,不要求掌握具體電路結(jié)構(gòu)。(2)“或”邏輯關(guān)系,教學(xué)中通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生理解:如果幾個(gè)條件中,只要有一個(gè)條件得到滿(mǎn)足,某事件就會(huì)發(fā)生,這種關(guān)系叫做“或”邏輯關(guān)系。用演示實(shí)驗(yàn)說(shuō)明具有“或”邏輯關(guān)系的電路叫做“或”門(mén)?！盎颉遍T(mén)電路就是各輸入端只要任意一個(gè)有信號(hào)輸入,輸出端就有信號(hào)輸出。同樣只要求學(xué)生認(rèn)識(shí)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的邏輯關(guān)系,不要求掌握具體電路結(jié)構(gòu)。(3)“非”邏輯關(guān)系后,改用集成電路中的“非”門(mén)來(lái)進(jìn)行演示,讓學(xué)生了解輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)呈相反的邏輯關(guān)系,叫做“非”邏輯。具有“非”邏輯關(guān)系的電路叫“非”門(mén)。“非”門(mén)電路就是輸入端有信號(hào)輸入時(shí),輸出端就沒(méi)有信號(hào)輸出,輸入端沒(méi)有信號(hào)輸入時(shí),輸出端有信號(hào)輸出。為了幫助學(xué)生理解真值表,可以讓學(xué)生知道對(duì)于輸入:用邏輯值“1”表示滿(mǎn)足條件(或有信號(hào)輸入),用邏輯值“0”表示條件不滿(mǎn)足(或沒(méi)有信號(hào)輸入),對(duì)于輸出:用“1”表示產(chǎn)生結(jié)果(或有信號(hào)輸出),用“0”表示沒(méi)有產(chǎn)生結(jié)果(或沒(méi)有信號(hào)輸出),在此基礎(chǔ)上,讓學(xué)生嘗試用真值表表示以上三種邏輯關(guān)系。還可以給出一些真值表,讓學(xué)生來(lái)說(shuō)說(shuō)這些真值表所反映的邏輯關(guān)系。關(guān)于集成電路的介紹主要讓學(xué)生了解:(1)知道集成電路是將二極管、三極管、電阻和電容等元件,按照電路結(jié)構(gòu)要求制作在一小塊半導(dǎo)體材料上,形成的一個(gè)完整的、具有一定功能的電路。我國(guó)自行研制的龍芯2號(hào)集成電路芯片,廣泛使用在計(jì)算機(jī)和家用電器上,從此結(jié)束了芯片進(jìn)口的歷史。(2)電路發(fā)展的歷程,從簡(jiǎn)單電路(家庭電路)的應(yīng)用開(kāi)始,到邏輯電路的產(chǎn)生推進(jìn)自動(dòng)控制技術(shù)和信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,大規(guī)模集成電路的應(yīng)用打破了傳統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)概念,促進(jìn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展。參考資料集成電路的類(lèi)型(一)按功能結(jié)構(gòu)分類(lèi)集成電路按其功能、結(jié)構(gòu)的不同,可以分為模擬集成電路、數(shù)字集成電路和數(shù)/?；旌霞呻娐啡箢?lèi)。(二)按制作工藝分類(lèi)集成電路按制作工藝可分為半導(dǎo)體集成電路和膜集成電路。膜集成電路又分為厚膜集成電路和薄膜集成電路。(三)按集成度高低分類(lèi)集成電路按集成度高低的不同,可分為SSI小規(guī)模集成電路、MSI中規(guī)模集成電路、LSI大規(guī)模集成電路、VLSI超大規(guī)模集成電路、ULSI特大規(guī)模集成電路、GSI巨大規(guī)模集成電路也被稱(chēng)作極大規(guī)模集成電路或超特大規(guī)模集成電路。(四)按導(dǎo)電類(lèi)型不同分類(lèi)集成電路按導(dǎo)電類(lèi)型可分為雙極型集成電路和單極型集成電路,它們都是數(shù)字集成電路