2019沪科版高中物理选修31第三章第5课时逻辑电路与集成电路同步练习
2019-2020学年高中物理沪科版选修3-1学案：第3章 3.5 逻辑电路与集成电路 Word版含答案
3．5逻辑电路与集成电路1.知道逻辑电路是由哪几种门电路构成，几种门电路各自对应的逻辑关系是什么．(重点)2.通过实例了解逻辑电路的应用．3.了解何谓集成电路以及集成电路的应用．一、逻辑电路1．“与”门电路：如果一个事件和几个条件相联系，当这几个条件都满足后，该事件才能发生，这种关系叫做“与”逻辑关系，具有这种逻辑关系的电路称为“与”门电路，简称“与”门．如右图所示．2．“或”门电路：如果几个条件中，只要有一个条件满足，事件就会发生，这种关系叫“或”逻辑关系，具有这种逻辑关系的电路叫“或”门电路，简称“或”门．如右图所示．3．“非门”电路：如果条件满足时事件不能发生，而条件不满足时，事件就能发生，即输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系，这种关系叫“非”逻辑关系，具有这种逻辑关系的电路叫“非”门．如右图所示．二、逻辑电路的应用1．生活中的声控、光控开关，这种灯的打开条件是，在无光的条件下，当有声音发出时，灯的开关被打开，这应该是“与”逻辑关系．2．电热水器中水箱水位水温的自动控制是由分别接入的水位传感器和温度传感器完成的，只有当水箱充满水而且水温低于某一温度时，才接通电路给水加热，这是一个“与”门电路．3．简单的车门报警器是只要不是按常规打开车门，就会报警，接入的逻辑电路应是：“或”门电路，因车有多个车门．三、集成电路1．自真空电子管发明以来，电子器件的发展经历了五代．第一代为电子管，第二代为晶体管，第三代为集成电路，第四代为大规模集成电路，第五代为超大规模集成电路．2．集成电路是将二极管、三极管、电阻和电容等元件，按照电路结构的要求制作在一小块半导体材料上，形成一个完整的、具有一定功能并经过封装而制成的电路．3．集成电路与由分立元件组装的普通电路相比，具有重量轻、体积小、性能好和省电等多项明显优势．三种门电路的对比学案导引1.逻辑电路的最基本构成是什么？2.怎样判断“与”“或”“非”门？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⎭⎬⎫AB＝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所示为三个基本逻辑电路的符号，A输入端全为“1”，B输入端全为“0”．以下判断正确的是()A．甲为“非”逻辑电路符号，输出为“1”B．乙为“或”逻辑电路符号，输出为“1”C．乙为“与”逻辑电路符号，输出为“0”D．丙为“与”逻辑电路符号，输出为“1”[解析]根据门电路的符号特点可知，甲为“非”逻辑电路符号，A输入端为“1”时，输出为“0”，A错；乙为“或”逻辑电路符号，A输入端为“1”，B输入端为“0”时，输出为“1”，B 对，C错；丙为“与”逻辑电路符号，A输入端为“1”，B输入端为“0”时，输出为“0”，D错．[答案] B分析逻辑电路时应注意(1)熟记“与”“或”“非”三种门电路的逻辑关系；(2)准确分析条件与结果之间的逻辑关系；(3)根据门电路的特点正确填写真值表.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)，它们所体现的逻辑关系为() A．“与”关系B．“或”关系C．“非”关系D．不存在逻辑关系解析：选A．当几个条件同时具备才能出现某一结果时，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正确才能成功，反映的逻辑关系是Y＝A×B，所以为“与”逻辑关系．基本门电路的符号与真值表1．“与”门符号如图所示：“与”门的真值表输入结果A B Z0 0 00 1 01 0 01 1 12.“或”门符号如图所示：“或”门的真值表输入结果A B Z0 1 11 0 10 0 01 1 13.“非”门符号如图所示：“非”门的真值表输入结果A Z0 11 0(1)条件中的“1”，相反时对应“0”.“1”“0”是逻辑关系中的两种取值，不表示具体数字.(2)逻辑“1”和“0”的确定“1”“0”是分别代表两种相反状态的代码，如开关的断开代表“0”的状态，则接通就代表“1”的状态，对逻辑电路的输入、输出来说，一般是高电压为“1”，低电压为“0”；对具体的数字电路来说，电压高于某一值时为“1”，低于某一值时为“0”.如图所示，表示输入端A、B的电势随时间的变化关系，完成下题.求：“与”门电路的输出电压Z随时间变化的关系.[思路点拨] 一般情况下，用“1”来表示高电位，“0”表示低电位，只有正确地列出真值表，找出A、B的逻辑关系，才能列出Z的真值表，画出U Z随时间变化的关系.[解析]先作出A、B、Z的真值表，然后再确定输出Z与时间的变化关系A(U A) B(U B) Z1 1 11 0 00 1 01 1 10 0 01 1 10 1 00 1 01 0 0所以U Z随时间变化如图所示：[答案]见解析写真值表应注意：(1)“与”门电路特点①“与”门反映的逻辑关系：Z＝A×B；②输入端均为“1”时，输出端为“1”.(2)“或”门电路特点①“或”门反映的逻辑关系：Z＝A＋B；②只要两输入端之和≥1，则输出一定为“1”.(3)“非”门电路特点①“非”门反映的逻辑关系：Z＝A；②“非”门只有一个输入端，输出跟输入恰好相反，故“非”门电路也叫反相器.2.门电路的真值表如下，它是()输入输出A B Q0 0 00 1 01 0 01 1 1A．“或”门电路C．“与”门电路D．“与非”门电路解析：选C．由真值表可看出只有相关联的条件都满足后，事件才能发生，故是“与”逻辑关系，门电路为“与”门电路，选项C正确.逻辑电路的实际应用学案导引逻辑电路的实际应用中是单一的门电路吗？1.复合门电路(1)“与非”门一个“与”门电路和一个“非”门电路组合在一起，组成一个复合门电路，称为“与非”门，如图所示.其真值表为输入输出输入输出A1B1Z1A2Z20 0 0 0 10 1 0 0 11 0 0 0 11 1 1 1 0(2)一个“或”门电路和一个“非”门电路组合在一起，组成一个“或非”门，如图所示.其真值表为输入输出输入输出A1B1Z1A2Z20 0 0 0 10 1 1 1 01 0 1 1 01 1 1 1 02.(1)逻辑电路在实际中有着广泛的应用，有些试题往往要求通过设计一些简单的门电路完成相关的逻辑功能，要对门电路的种类进行准确地选取，这就要求：①准确地对一些实例分析条件与结果之间的逻辑关系.②熟记“与”“或”“非”三种门电路的逻辑关系意义.③理解条件与结果之间的关系.(2)门电路的问题分析中，门电路往往要和一些常用的电学元件(如电阻、开关、热敏电阻、光敏电阻、二极管等)一起构成电路，通过电路中某一部分的变化(开关的通断、电阻的变化等)实现门电路输入端的电压变化，即电势的高低变化，从而通过门电路的输出端达到控制电路的目的，因此在分析这类问题时，除熟练掌握各种门电路的作用外，还要熟练的掌握电路的动态变化规律的分析，准确判断出电路中，尤其是门电路部分的电势高低的变化，从而达到正确解决问题的目的.如图所示，一个三输入端复合门电路，当输入为101时，输出为Ｗ.(选填“0”或“1”)[思路点拨] “与”门的输出又作为“或”门的一个输入，根据逻辑关系依次判断.[解析]A、B输入端输入一个“与”门，当输入1、0时输出为0，再和C输入到一个“或”门，一端输入1根据“或”门的特点，最后应输出1.[答案] 1对于有多个门电路组成的复合门电路，判断其输出结果时，要按照一定的顺序，先计算其中一个或多个门电路的输出，然后把这些输出作为其他门电路的输入，最终得出复合门电路的逻辑结果.3.如图所示，用1表示有信号输入，用0表示无信号输入，用1表示有信号输出，用0表示无信号输出，则当A、B、C的输入分别为0、1、0时，在输出端Y的结果是()A．0B．1C．0或1 D．无法确定解析：选B．A、B输入分别为0、1，由“或”门逻辑关系知“或”门将输出1，C输入0，由“非”门的逻辑关系知，“非”门将输出1，“与”门的两个输入都为1，由“与”门的逻辑关系知，“与”门将输出1，即Y为1，B正确，A、C、D错误.典型问题——逻辑电路的设计及应用(12分)如图所示是一个火灾报警装置的逻辑电路图.R t是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是一个阻值较小的分压电阻.(1)要做到低温时电铃不响，火灾时产生高温，电铃响起.在图中虚线处应接入怎样的元件？(2)为什么高温时电铃被接通？(3)为了提高该电路的灵敏度，即报警温度调得稍低些，R的值应大一些还是小一些？[思路点拨] 解答本题应把握以下三点：(1)理解“与”“或”“非”门的特点；(2)理解电铃响起的原因；(3)理解灵敏度的意义.[解析](1)温度较低时R t的阻值很大，R比R t小得多，因此P、X之间电压较大，要求此时电铃不响，表明输出给电铃的电压应该较小，输入与输出相反，可见虚线处应接入的元件是“非”门.(4分)(2)当高温时R t的阻值减小，P、X之间电压降低，输入低电压时，从“非”门输出的是高压，电铃响起.(4分)(3)由前面分析可知，若R较大，由于它的分压作用，R t两端的电压不太高，则外界温度不太高时，就能使P、X之间电压降到低电压输入，电铃就能响，因此R较大些，反应较灵敏.(4分)[答案](1)“非”门(2)见解析(3)R应大些(1)从逻辑关系入手，必须同时具备的为“与”逻辑，几者取其一的为“或”逻辑，否定关系的为“非”逻辑.(2)研究逻辑关系的基本思路：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；③写出真值表或逻辑表达式.[随堂检测]1.下列说法正确的是()A．逻辑电路就是数字电路B．逻辑电路可存在两种以上的状态C．集成电路由三种最基本的门电路构成D．集成电路可靠性高、寿命长，但耗电量高解析：选A．逻辑电路即为数字电路，门电路是基本数字电路，而数字电路是由三种最基本的门电路构成的，故选项A正确.2.下表是某逻辑电路的真值表，该电路是图中的()输入输出0 0 10 1 11 0 11 1 0解析：选D．根据该逻辑电路的真值表可以判断，该门电路是一个“与”门电路和一个“非”门电路的组合，故选项D正确.3.如图所示为逻辑电路，根据电路图完成它的真值表.其输出端从上到下排列，结果正确的是()输入输出A B C0 00 11 01 1A．0，0，1，0C．1，0，1，0 D．0，0，0，1解析：选A．由图示逻辑电路知B输入先通过“非”门电路，输出后与A组成“与”门电路输出，根据其逻辑关系输出应为0，0，1，0，故选项A正确.4.如图所示的三个电路是用基本门、蜂鸣器组成的简易控制电路，当在A输入高电势时，能使蜂鸣器发声的是()A．只有(1) B．只有(2)C．只有(3) D．(1)、(2)、(3)解析：选B．(1)逻辑电路为“与”门，两个输入端分别为高电势和低电势，故输出端为低电势，蜂鸣器不发声.(2)逻辑电路为“或”门，由于A为高电势，故输出端为高电势，蜂鸣器发声.(3)逻辑电路为“非”门，由于输入端A为高电势，故输出端为低电势，蜂鸣器不发声.故正确的选项为B．5.如图所示，低电位报警器由两个基本的门电路甲、乙与蜂鸣器组成，该报警器只有当输入电压过低时蜂鸣器才会发出警报.其中()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：选B．若甲是“与”门，乙是“非”门，不管输入电压为低电压还是高电压，经过“与”门后输出为低电压，经过“非”门后输出高电压，蜂鸣器都会发出警报，故A错误.若甲是“或”门，乙是“非”门，当输入电压为低电压，经过“或”门输出为低电压，经过“非”门输出为高电压，蜂鸣器发出警报，当输入为高电压，经过“或”门输出为高电压，经过“非”门输出为低电压，蜂鸣器不发出警报，故B正确.乙不会是“或”门和“与”门，故C、D错误.6. 图是由两个简单的门电路组成的逻辑电路，对应的真值表中X应为(选填“1”或“0”)，虚线框应为“”门电路.输入输出A B Z0 0 00 1 X1 0 11 1 0解析：B0”进入虚线框内前变成了“1”，“1”则变成了“0”，则虚线框中门电路所实际对应的真值表如下表所示.观察已知的逻辑关系，只有“与”门电路的逻辑关系能满足这样的特点，故表中X应为“0”.输入输出A D Z0 1 00 0 01 1 11 0 0答案：0与[课时作业]一、单项选择题1.联合国安理会每个常任理事国都拥有否决权，只要有一个常任理事国投反对票，提案就不能通过，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”，通不过为“0”，则这个表决器应具有哪种逻辑关系() A．与B．非C．或D．与非解析：选A．安理会常任理事国只要有一个国家投反对票，提案就不能通过，也就是在逻辑关系中，有一个输入端是“0”，输出端就是“0”，所以表决器具有“与”逻辑关系.2.隧道里有一个报警器，在隧道的两端各有一个开关，在出现险情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”门电路B．“或”门电路C．“非”门电路D．上述答案都有可能解析：选B．要求无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，故选项B正确.3.如图所示由门电路组成的电路，输出端为“1”，指示灯L亮，输出端为“0”，指示灯L不亮，现要使灯L亮，则A、B两输入端分别是()A．“1”“1”B．“0”“0”C．“1”“0”D．“0”“1”解析：选B．要使灯L亮，“非”门的输出应该为“1”，故“非”门的输入为“0”，故“或”门的两个输入端都应该为“0”.4.有一逻辑门电路的真值表，试判断这是一个什么类型的逻辑门电路()M 01N 10A．“与”门B．C．“或”门D．“与非”门解析：选B．由该逻辑门电路的真值表可以看出输出端与输入端是相反的关系，故B正确.5.如图为含逻辑电路的一个简单电路图，L为小灯泡.光照射光敏电阻时，其阻值R′将变得远小于R.当光照射光敏电阻时，则()A．R两端的电势差变小B．R′两端的电势差变大C．小灯泡L发光D．小灯泡L不发光解析：选C．当电阻R′受到光照时，其阻值将变得远小于R.则R两端的电势差大，R′两端间的电势差小.故A、B错误；该逻辑电路为“非”门电路.“非”门的特点是输出状态和输入状态相反，当电阻R′受到光照时，其阻值将变得远小于R，则R两端的电势差大，R′两端间的电势差小，则输入端为低电势，那么输出端为高电势，故a点电势为高电势，小灯泡L 发光.故C正确，D错误.6.在车门报警电路中，两个按钮开关分别装在汽车的两扇门上，只要有开关处于断开状态，报警灯就发光，能实现此功能的电路是()解析：选D．实现车门报警的电路应当是“或”门电路，而A、B是“与”门电路，A、B错误；C、D图是“或”门电路，但C中，S1、S2均断开时，灯泡不亮，不能起到报警作用，D正确.二、多项选择题7.下列是逻辑关系真值表中的一些数值的说法，其中正确的是()A．在“与”门中，当S1＝0、S2＝1时，Q＝0B．在“或”门中，当S1＝0、S2＝1时，Q＝0C．在“或”门中，当S1＝1、S2＝0时，Q＝1D．在“非”门中，当输入为“0”时，输出必为“1”解析：选ACD．根据逻辑门电路的特点可知，对“与”门，两事件都满足后才能成立，故A对，“或”门电路，只有一个满足则成立，故C对，B错，“非”门中两种关系相反，故D对.8.图为二极管所构成的逻辑电路，A、B为输入端，Y为输出端(设输入、输出端高电位为1，低电位为0)，则下列说法正确的是()A．A＝0、B＝0时，Y＝1B．A＝0、B＝1时，Y＝0C．A＝1、B＝0时，Y＝1D．A＝1、B＝1时，Y＝1解析：选CD．当A、B有一个为高电位1时，对应二极管导通，导通二极管与R串联，有电流流过R，R两端有电压，Y为高电位1，题图为“或”门电路，C、D正确.9.下列关于逻辑电路的说法中正确的是()A．如果一个事件的几个条件都满足后，该事件才能发生，这种关系叫“与”逻辑关系B．如果几个条件中，只要有一个条件得到满足，某事件就会发生，这种关系叫“与”逻辑关系C．一个门上有三把钥匙，每把钥匙都能单独开门，它体现了“或”逻辑关系D．输出状态和输入状态相反的逻辑关系，叫做“或”逻辑关系答案：AC10.某同学设计了一个路灯自动控制门电路，如图所示，天黑了，让路灯自动接通，天亮了，让路灯自动熄灭.图中R G是一个光敏电阻，当有光照射时，光敏电阻的阻值会显著地减小，R是可调电阻，起分压作用.J为路灯总开关——控制继电器(图中未画路灯电路).关于此电路，下列说法正确的是()A．天黑时，R G增大，A为高电位，Z为低电位，J使路灯亮B．天黑时，R G增大，A为低电位，Z为高电位，J使路灯亮C．R调大时，傍晚路灯亮得早一些D．R调大时，傍晚路灯亮得晚一些解析：选BD．当光照变弱时光敏电阻R G的阻值变大，分担的电压大，则门电路获得的电势低，“非”门电路输入端电压变小，继电器得到的电压变高，路灯被点亮，所以B对，A 错；在相同的光照情况下，若电阻R增大，使得R分得的电压变大，使“非”门电路的输入端电压变大，继电器得到的电压偏低，路灯不被点亮.只有更晚一些，天色更暗时，光敏电阻更大一些，门电路获得的电势低，“非”门电路输入端电压变小，继电器得到的电压变高，路灯才能被点亮，故C错，D对.三、非选择题11.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.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Y.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Y，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：A B C Y0000001001000110100011011011111 1答案：见解析12.如图所示是一个火灾报警装置的逻辑电路图.R t是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是一个阻值较小的分压电阻.(1)要做到低温时电铃不响，火灾时产生高温，电铃响起.在图中虚线处应接入怎样的元件？(2)为什么高温时电铃被接通？(3)为了提高该电路的灵敏度，即报警温度调得稍低些，R的值应大一些还是小一些？解析：(1)温度较低时R t的阻值很大，R比R t小得多，因此P、X之间电压较大，要求此时电铃不响，表明输出给电铃的电压应该较小，输入与输出相反，可见虚线处应接入的元件是“非”门.(2)当高温时R t的阻值减小，P、X之间电压降低，输入低电压时，从“非”门输出的是高压，电铃响起.(3)由前面分析可知，若R较大，由于它的分压作用，R t两端的电压不太高，则外界温度不太高时，就能使P、X之间电压降到低电压输入，电铃就能响，因此R较大些，反应较灵敏.答案：(1)“非”门(2)当高温时R t的阻值减小，P、X之间电压降低，输入低电压时，从“非”门输出的是高压，电铃响起(3)大一些。
同步测试：第3章学案5逻辑电路与集成电路【物理沪科版选修3-1】
学案5逻辑电路与集成电路[目标定位] 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.3.初步了解集成电路的作用及发展情况.一、“与”门电路[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Z，显然，只有A“与”B同时闭合时，灯泡Z才会亮.在这个事件中，“A、B同时闭合”是条件，“灯泡Z亮”是结果.那么：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Z是亮还是熄).(3)如果把开关的“通”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)[要点提炼]1.“与”逻辑关系：如果一个事件的几个条件都满足后，这个事件才能发生，我们把这种关系叫做“与”逻辑关系.2.“与”门：具有“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路，简称“与”门.3.符号：，其中“&”表示“和”“与”的意思，象征着：只有A与B两个输入端都是1时，输出端才是1.4.“与”门电路状态表二、“或”门电路[问题设计]如图2所示，两个开关A、B并联，控制同一灯泡Z，在这个电路中，A“或”B闭合时，灯泡Z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Z是亮还是熄).(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)[要点提炼]1.“或”逻辑关系：如果几个条件中，只要有一个条件得到满足，某事件就会发生，这种关系叫做“或”逻辑关系.2.“或”门：具有“或”逻辑关系的电路叫做“或”门.3.符号：，“≥1”表示：A、B输入数字之和必须大于或等于1.4.“或”门电路状态表三、“非”门电路[问题设计]如图3所示，当开关A接通时，灯泡Z被短路而不亮；当开关A断开时，灯泡Z是通路而被点亮.图3(1)条件A和事件Z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Z是亮还是熄).(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Z不发生，二者总是相反关系.(2)亮熄(3)[要点提炼]1.“非”逻辑关系：输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系叫“非”逻辑关系.2.“非”门：具有“非”逻辑关系的电路叫做“非”门电路.3.符号为，其中矩形右侧小圆表示数字“0”，它与数字“1”象征着：输入端为1时，输出端是0.4.“非”门电路状态表四、复合门电路1.“与非”门一个“与”门电路和一个“非”门电路组合在一起，组成一个复合门电路，称为“与非”门，如图4所示.图4其状态表为2.“或非”门一个“或”门电路和一个“非”门电路组合在一起，组成一个“或非”门，如图5所示.图5其状态表为一、三种门电路例1在车门报警电路中，两个按钮开关分别装在汽车的两扇门上，只要有开关处于断开状态，报警灯就发光.能实现此功能的电路是()解析能实现此功能的电路是“或”门电路，选项D正确.答案 D针对训练如图6所示为三个基本逻辑电路的符号，A输入端全为“1”，B输入端全为“0”.以下判断正确的是()图6A.甲为“非”逻辑电路符号，输出为“1”B.乙为“或”逻辑电路符号，输出为“1”C.乙为“与”逻辑电路符号，输出为“0”D.丙为“与”逻辑电路符号，输出为“1” 答案 B解析 根据门电路的符号特点可知，甲为“非”逻辑电路符号，A 输入端为“1”时，输出为“0”，A 错；乙为“或”逻辑电路符号，A 输入端为“1”，B 输入端为“0”时，输出为“1”，B 对，C 错；丙为“与”逻辑电路符号，A 输入端为“1”，B 输入端为“0”时，输出为“0”，D 错. 二、复合门电路例2 如图7所示，低电位报警器由两个基本的门电路与蜂鸣器组成，该报警器只有当输入电压过低时蜂鸣器才会发出警报.其中( )图7A.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 由题图知乙为“非”门，如果蜂鸣器发出警报表明乙的输入端为低电压，即甲的输出端为低电压，而此时甲的输入端为低电压，故甲为“或”门或“与”门.若甲为“与”门，则甲的输入端为高电压时，蜂鸣器也发出警报，与题意不符，故甲为“或”门电路，故B 正确. 答案 B逻辑电路—⎪⎪⎪—简单门电路—三种门电路的逻辑关系及其状态表—复合门电路—集成电路1.(门电路的判断)下面为一逻辑门电路的状态表，试判断这是一个什么类型的逻辑门电路()A.“与”门C.“或”门D.“与非”门答案 B解析由该逻辑门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.2.(门电路的理解)在逻辑门电路中，若输入信号中至少有一个为“1”，则输出为“1”的逻辑门电路是()A.“与”门电路B.“或”门电路C.“非”门电路D.都不可能答案 B解析要求输入信号中至少有一个为“1”，输出就为“1”，则要求为“1＋1＝1”或是“1＋0＝1”，所以满足要求的是“或”门电路.3.(门电路的理解)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”门电路B.“或”门电路C.“非”门电路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三项都不对.题组一门电路的理解与应用1.在如图1所示的逻辑电路中，当A端输入电信号“1”，B端输入电信号“0”时，则在C 和D端输出的电信号分别为()图1A.1和0B.0和1C.1和1D.0和0答案 C解析B端输入电信号“0”时，经过“非”门在D端输出电信号“1”，同时，该电信号与A端输入的电信号“1”一起输入“与”门，则在C端输出电信号“1”.2.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”门B.“或”门C.“非”门D.“与非”门答案 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”门的逻辑关系.3.如图2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才报警.则在图中虚线框内应接入的元件是()图2A.“非”门B.“或”门C.“与”门D.“与非”门答案 C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.题组二复合门电路4.如图3所示由门电路组成的电路，输出端为“1”，指示灯亮，输出端为“0”，指示灯不亮，现要使灯亮，则A、B两输入端分别是()图3A.“1”、“1”B.“0”、“0”C.“1”、“0”D.“0”、“1”答案 B解析要使灯亮，“非”门的输出应该为“1”，故“非”门的输入为“0”，则“或”门的两个输入端都应该为零.5.如图4所示是一个三输入端复合门电路，当C端输入1，输出端Z输出0时，A、B端的输入分别是()图4A.0、0B.0、1C.1、0D.1、1答案 A解析当C端输入1，输出端Z输出0时，可知“与”门的另一输入端(即“或”门的输出端)必为0，故“或”门的输入端，即A、B端的输入分别为0、0，故选A.6.如图5所示是一个三输入端复合门电路，当C端输入“0”时，A、B端输入何值时，输出端Z输出“1”()图5A.0、0B.0、1C.1、0D.1、1答案 D解析由输出端Z输出为“1”，C端输入为“0”，可知“或”门的另一输入端(即“与”门的输出端)必为“1”，故“与”门输入端A、B必为1、1，D正确.题组三综合题组7.如图6所示为某一门电路符号及输入端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6答案 A解析题图为“与”门电路，所以A、B输入端都是高电势时，输出才为高电势，故A正确.8.图7中(a)、(b)、(c)表示“或”门“与”门或者“非”门的输入信号或输出信号，下列说法中正确的是()图7A.若(a)、(c)为输入信号，(b)为输出信号，则该电路是“或”门电路B.若(a)为输入信号，(b)为输出信号，则该电路是“非”门电路C.若(b)、(c)为输入信号，(a)为输出信号，则该电路是“与”门电路D.若(a)、(b)为输入信号，(c)为输出信号，则该电路是“与”门电路答案 B解析若(a)、(c)为输入信号，(b)为输出信号，则对应关系分别为“0、1、1”、“1、1、0”，若(b)、(c)为输入信号，(a)为输出信号，对应关系是“1、1、0”、“0、1、1”不属于常见三种门电路之一，A、C错误；若(a)为输入信号，(b)为输出信号，则对应关系是“0、1”、“1、0”，反映了相反的一种关系，属于“非”门，B正确；若(a)、(b)为输入信号，(c)为输出信号，则对应关系是“0 、1、1”、“1、0、1”，反映了“或”的逻辑关系，D错误.9.由门电路构成的一简单控制电路如图8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___________门电路，该控制电路可以用在_______________控制系统中(举一个例子).图8答案“非”城市路灯解析光照时光敏电阻阻值减小，门电路的输入端电势升高，灯不亮，说明门电路输出端电势降低，输出状态与输入状态相反，故为“非”门电路.10.图9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________门电路，虚线框乙内应选用________门电路.(选填“与”“或”或“非”)图9答案或或解析由题意知，一扇门、两扇窗只要一个不闭合，报警器就会报警，符合只要满足一个条件，结果就能发生的特点，所以甲、乙框内电路都应该是“或”门.11.如图10所示表示输入端A、B的电势随时间变化的关系，如果它是“或”门电路的输入端，请在图11所示的坐标系中画出输出端的电势随时间变化的关系.图10图11答案见解析图解析“或”门电路应符合“或”逻辑关系，故U A、U B中任何一个有输入电压时都会有输出电压.。
物理沪科版选修3-1单元检测：第3章 从电表电路到集成电路(附答案)含解析
物理沪科版3-1第1章第3章从电表电路到集成电路单元检测(时间：45分钟满分：100分）一、选择题(每小题6分，共48分。
在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确)1．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"，投赞成或弃权票时输入“1”，提案通过为“1”，通不过为“0”，则这个表决器应具有哪种逻辑关系()。
A．“与”门B．“非"门C．“或"门D．“与非"门2．关于电流和电阻，下列说法中正确的是()。
A．电流的方向与导体中电荷的定向移动方向相同B．金属导体温度升高时，由于自由电子的热运动加剧，所以电流增大C．由R＝U/I可知，I一定时，导体的电阻R与U成正比,U一定时，R与I成反比D．对给定的导体,比值U/I是个定值，反映导体本身的一种性质3．关于材料的电阻率，下列说法正确的是（)。
A．把一根长导线截成等长的三段，则每段的电阻率都是原来的1/3B．材料的电阻率随温度的升高而增大C．纯金属的电阻率较合金的电阻率小D．电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大4．如图所示,两个横截面积不同、长度相等的均匀铜棒接在电路中,其两端电压为U，则()。
A．通过两棒的电流相等B．两棒的自由电子定向移动的平均速率相同C．两棒内的电场强度不同,细棒内场强E1大于粗棒内场强E2D．细棒的电压U1大于粗棒的电压U25．半径为R的橡胶圆环均匀带正电荷，总电荷量为Q,现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流应有(）。
A．若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍B．若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍C．若使ω、Q不变,将橡胶环拉伸,使环半径增大，电流将变大D．若使ω、Q不变,将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小6．如图中的甲、乙两个电路，都是由一个灵敏电流计G和一个变阻器R组成，它们之中一个是测电压的电压表，另一个是测电流的电流表，那么以下结论中正确的是（）。
2019-2020高中物理沪科版选修3-1配套训练：第3章 从电表电路到集成电路 单元测评A
第3章测评A(基础过关卷)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。
在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一个选项符合题目要求,第6~8题有多个选项符合题目要求。
全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有错选的得0分)1.关于电流和电阻,下列说法中正确的是( )A.电流的方向与导体中电荷的定向移动方向相同B.金属导体温度升高时,由于自由电子的热运动加剧,所以电流增大C.由R=可知,I 一定时,导体的电阻R 与U 成正比,U 一定时,R 与I 成反比U I D.对给定的导体,比值是个定值,反映导体本身的一种性质U I 解析:电流可以是正电荷定向移动形成,也可以是负电荷定向移动形成,电流方向规定为正电荷定向移动的方向,与负电荷定向移动的方向相反。
电荷的热运动是无规则的,不能形成电流。
电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量,由导体本身决定,与是否通电无关。
答案:D2.在示波管中,电子枪2 s 内发射了6×1013个电子,则示波管中电流的大小为( )A.4.8×10-6 AB.3.0×10-13 AC.9.6×10-16 AD.3.0×10-6 A解析:电子枪2s 内发射了6×1013个电子,则2s 通过示波管横截面的电子数为6×1013个,因此电流I=A =4.8×10-6A 。
6×1013×1.6×10-192答案:A 3.下表是某逻辑电路的真值表,该电路是( )输入输出001011101110解析:根据该逻辑电路的真值表可以判断,该门电路是一个“与”门电路和一个“非”门电路的组合,选项D 正确。
答案:D4.一根粗细均匀的导线,两端加上电压U 时,通过导线的电流为I ,导线中自由电子定向移动的平均速率为v ,若将导线均匀拉长,使它的横截面的半径变为原来的,再给它两端加上电12压U ,则( )A.通过导线的电流为I4B.通过导线的电流为I16C.导线中自由电子定向移动的速率为v8D.导线中自由电子定向移动的速率为v2解析:导线被拉长后,其横截面积变小,变为原来的,其电阻增大为原来的16倍,则加上相同14的电压U 时,电流会减为原来的,选项A 错误,选项B 正确;又根据I=neSv ,导线被拉长后,116n 、e 不变,I 变为原来的,S 变为原来的,故v 变为原来的,选项C 、D 错误。
高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 3.5 逻辑电路与
3.5 逻辑电路与集成电路[先填空]1．数字电路(1)处理数字信号的电路叫做数字电路又称逻辑电路．逻辑电路是由三种最基本的门电路构成的．(2)逻辑电路的信号只有两种状态：一种是“通”状态，用1表示；另一种是“断”状态，用0表示．2．如果一个事件的几个条件都满足后，该事件才能发生，我们把这种关系叫做“与”逻辑关系，具有“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路，简称“与”门．3．若几个条件中只要有一个条件得到满足，某事件就会发生，这种关系叫做“或”逻辑关系，具有“或”逻辑关系的电路称为“或”门电路，简称“或”门．4．输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系，叫做“非”逻辑关系，具有“非”逻辑关系的电路被称为“非”门电路，简称“非”门．[再判断]1．“与”电路中，只要AB两个输入端有一个是“1”时，输出端就是“1”．(×) 2．“非”门电路的逻辑关系是输出状态与输入状态相反．(√)3．输入端为“1”时输出端是“0”的电路就是“或”电路．(×)[后思考]图351某单位财务室为了安全，规定不准一个人单独进入．为此，在门上以如图351的方式安装了两把锁．只有甲与乙两个人同时打开各自的锁时，门才可以打开，这体现了什么逻辑关系？【提示】“与”逻辑关系．[合作探讨]探讨1：“与”门、“或”门、“非”门分别用什么符号表示？【提示】“与”门：；“或”门：“非”门：探讨2：如果输出端输出的是“1”，“与”门、“或”门、“非”门输入端各是什么状态？【提示】“与”门两个输入端都输入“1”．“或”门两个输入端必有一个输入“1”．“非”门输入端应输入“0”．[核心点击]三种门电路的比较1．为了保障行驶安全，一种新型双门电动公交车安装了如下控制装置：只要有一扇门没有关紧，汽车就不能启动．如果规定：车门关紧时为“1”，未关紧时为“0”；当输出信号为“1”时，汽车可以正常启动行驶，当输出信号为“0”时，汽车不能启动．能正确表示该控制装置工作原理的逻辑门是( )A ．“与”门B ．“或”门C ．“非”门D ．“与非”门【解析】 由题意知只要有一扇门没有关紧，汽车就不能启动，也就是说只有两扇门都关紧，汽车才能正常启动，所以该控制装置工作原理的逻辑门是“与”门，故A 正确．【答案】 A2．在车门报警电路中，两个按钮开关分别装在汽车的两扇门上，只要有开关处于断开状态，报警灯就发光．能实现此功能的电路是( )【解析】 根据逻辑电路可知，只要有开关处于断开状态，报警灯就发光属于或门电路，所以只有D 项正确．【答案】 D3.电动机的自动控制电路如图352所示，其中R H 为热敏电阻，R L 为光敏电阻，当温度升高时，R H 的阻值远小于R 1；当光照射R L 时，其阻值远小于R 2，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________门逻辑电路；若要提高光照时电动机启动的灵敏度，可以________R 2的阻值(选填“增大”或“减小”)．图352【解析】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减小时，输入为1，输出为1，所以是“或”门．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，即光敏电阻较大时输入为1，输出为1，所以要增大R2.【答案】或增大[先填空]1．逻辑电路的应用(1)电热水器的水位传感器和水温传感器连结的是“与”门电路．(2)车门报警器是“或”门电路．2．集成电路(1)组成：集成电路是将二极管、三极管、电阻和电容等元件，按照电路结构的要求制作在一小块半导体材料上，形成一个完整的、具有一定功能并经过封装而制成的电路．(2)优点：集成电路与由分立元件组装的普通电路相比，具有重量轻、体积小、性能好和省电等多项明显优势．[再判断]1．电热水器只有在水箱充满水，而且水温低于某一温度时，加热开关才接通，因此可采用“或”门电路．(×)2．汽车的两个车门其中一个被打开时，发光二极管就会报警，因此可以采用“或”门电路．(√)3．集成电路的优点是重量轻、体积小，性能好和省电等．(√)[后思考]楼梯上经常安装声控、光控开关来控制楼梯灯．这种灯的打开条件是，在无光的条件下，当有声音发出时，灯的开关被打开，这种电路是一种什么样的逻辑电路？【提示】“与”逻辑电路．[合作探讨]探讨1：由一个“与”门和“非”门组合的电路称为“与非”门．当“与”门的两个输入端都输入“1”时，“非”门的输出端是什么状态？【提示】“非”门输出端输出“0”．探讨2：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”，通不过为“0”，所有常任理事国都不反对，提案才能通过，则这个表决器应具有哪种逻辑关系？【提示】应具有“与”门的逻辑关系．[核心点击]1．逻辑电路中“1”和“0”的意义“1”和“0”是分别代表两种相反状态的代码，例如开关断开代表“0”状态，接通代表“1”状态．对逻辑电路的输入、输出来说，一般是高电压为“1”，低电压为“0”．对具体的数字电路来说，电压高于某一值时为“1”，低于某一值时为“0”．2．复合门电路的真值表(1)与非门：由一个与门和一个非门组成．它具有的逻辑关系用真值表表示为：(2)或非门：由一个或门和一个非门组成．参考与非门，它具有的逻辑关系用真值表表示为：4.如图353，低电位报警器由两个基本的门电路与蜂鸣器组成，该报警器只有当输入电压过低时蜂鸣器才会发出警报．其中( )【导学号：29682020】图353A．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】由题图知乙为“非”门，如果蜂鸣器发出警报表明乙的输入端为低电压，即甲的输出端为低电压，而此时甲的输入端为低电压，故甲为“或”门或“与”门．若甲为“与”门，则甲的输入端为高电压时，蜂鸣器也发出警报，与题意不符，故甲为“或”门电路，故B正确．【答案】 B5．如图354所示为三个门电路符号，A输入端全为“1”，B输入端全为“0”．下列判断正确的是( )图354A．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】 C6．楼梯过道中的电灯往往采用如图355所示的电路控制，设高电压为“1”，低电压为“0”，试讨论灯泡L的亮暗情况，并列出真值表．图355【解析】B接低电压，灯不亮；A接低电压，B接高电压，灯亮；A接高电压，B接低电压，灯亮；A接高电压，B 接高电压，灯不亮．列出真值表如下.【答案】见解析复合门电路真值表的确定方法1．如果A、B输入分别经过一个“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，最后输出Z，则Z的值直接取决于Z1、Z2.2．判断复合门电路的最终输出结果时，分析思路一般是“从前向后”，先分析第一个门电路的输出结果，再判断第二个，依此类推．。
2019高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 3.5 逻辑电路与集成电路学案 沪科版选修3-1
3.5 逻辑电路与集成电路[知识梳理]一、逻辑电路1．“与”门电路：如果一个事件和几个条件相联系，当这几个条件都满足后，该事件才能发生，这种关系叫作“与”逻辑关系，具有这种逻辑关系的电路称为与门电路，简称与门．如图351所示．图3512．“或”门电路：如果几个条件中，只要有一个条件满足，事件就会发生，这种关系叫“或”逻辑关系，具有这种逻辑关系的电路叫或门电路，简称或门．如图352所示．图352图3533．“非”门电路：如果条件满足时事件不能发生，而条件不满足时，事件就能发生，即输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系，这种关系叫“非”逻辑关系，具有这种逻辑关系的电路叫非门．如图353所示．二、逻辑电路的应用和集成电路1．逻辑电路的应用(1)电热水器的水位传感器和水温传感器连接的是“与”门电路．(2)车门报警器是“或”门电路．2．集成电路(1)组成：集成电路是将二极管、三极管、电阻和电容等元件，按照电路结构的要求制作在一小块半导体材料上，形成一个完整的、具有一定功能并经过封装而制成的电路．(2)优点：集成电路与由分立元件组装的普通电路相比，具有重量轻、体积小、性能好和省电等多项明显优势．[基础自测]1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”．)(1)“与”门电路中，只要A、B两个输入端有一个是“1”时，输出端就是“1”．(×)(2)“非”门电路的逻辑关系是输出状态与输入状态相反．(√)(3)输入端为“1”时输出端是“0”的电路就是“或”电路．(×)(4)电热水器只有在水箱充满水，而且水温低于某一温度时，加热开关才接通，因此可采用“或”门电路．(×)(5)汽车的两个车门其中一个被打开时，发光二极管就会报警，因此可以采用“或”门电路．(√)(6)集成电路的优点是重量轻、体积小，性能好和省电等．(√)【提示】(1)ד与”门电路中，A、B两个都输入“1”时，输出端才是“1”．(3)×输入端为“1”，输出端是“0”的电路是“非”电路．(4)×电热水器是“与”门电路．2．走廊里有一盏电灯，在走廊两端各有一个开关，如果要求不论哪个开关接通都能使电灯点亮，那么设计的电路为( )【导学号：69682170】A．“与”门电路B．“非”门电路C．“或”门电路D．上述答案都有可能C[不论哪个开关接通都能使电灯点亮，那么设计的电路只能为“或”门电路，故正确答案为C.]3．为了保障行驶安全，一种新型双门电动公交车安装了如下控制装置：只要有一扇门没有关紧，汽车就不能启动．如果规定：车门关紧时为“1”，未关紧时为“0”；当输出信号为“1”时，汽车可以正常启动行驶，当输出信号为“0”时，汽车不能启动．能正确表示该控制装置工作原理的逻辑门是( )A．“与”门B．“或”门C．“非”门D．“与非”门A[由题意知只要有一扇门没有关紧，汽车就不能启动，也就是说只有两扇门都关紧，汽车才能正常启动，所以该控制装置工作原理的逻辑门是“与”门，故A正确．][合作探究·攻重难]1(3)“非”门的真值表2．三种门电路的对比逻辑关系可示意为如图354所示是一个火灾报警装置的逻辑电路图．R t是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是一个阻值较小的分压电阻．图354(1)要做到低温时电铃不响，火灾时产生高温，电铃响起．在图中虚线处应接入怎样的元件？(2)为什么高温时电铃被接通？(3)为了提高该电路的灵敏度，即报警温度调得稍低些，R的值应大一些还是小一些？思路点拨：①理解“与”“或”“非”门的特点；②理解电铃响起的原因；③理解灵敏度的意义．【解析】(1)温度较低时R t的阻值很大，R比R t小得多，因此P、X之间电压较大，要求此时电铃不响，表明输出给电铃的电压应该较小，输入与输出相反，可见虚线处应接入的元件是“非”门．(2)当高温时R t的阻值减小，P、X之间电压降低，输入低电压时，从“非”门输出的是高压，电铃响起．(3)由前面分析可知，若R较大，由于它的分压作用，R t两端的电压不太高，则外界温度不太高时，就能使P、X之间电压降到低电压输入，电铃就能响，因此R较大些，反应较灵敏．【答案】(1)“非”门(2)见解析(3)R应大些解答逻辑电路的方法和思路(1)从逻辑关系入手，必须同时具备的为“与”逻辑，几者取其一的为“或”逻辑，否定关系的为“非”逻辑．(2)研究逻辑关系的基本思路：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；③写出真值表或逻辑表达式．[针对训练]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，关于这里的“1”和“0”，下列说法中正确的是( )【导学号：69682171】A．“1”表示电压为1 V，“0”表示电压为0 VB．“1”表示电压大于或等于1伏，“0”表示电压一定为0 VC．“1”和“0”是逻辑关系的两种可能值，不表示具体的数字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C[门电路是用来控制信号的“通过”或“截断”的一种开关电路，根据指定条件，门电路对输入、输出的因果关系作出判断，门电路的输入、输出信号都以电位的高低来表示．若把高电位看作有信号，表示某个条件存在或信号能通过，以符号“1”表示，这种逻辑关系称为正逻辑，反之则称为负逻辑．在通常情况下，不加说明的都指正逻辑，所以“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，A、B、D错误．]2．在车门报警电路中，两个按钮开关分别装在汽车的两扇门上，只要有开关处于断开状态，报警灯就发光．能实现此功能的电路是( )D[根据逻辑电路可知，只要有开关处于断开状态，报警灯就发光属于“或”门电路，所以只有D项正确．]12．或非门：由一个或门和一个非门组成．参考与非门，它具有的逻辑关系用真值表表示为：如图355是一个三输入端复合门电路，当C端输入“0”时，A、B端输入为何值时，输出端Y输出“1”()图355A．0 0 B．0 1C．1 0 D．1 1思路点拨：①此逻辑电路的组合方式为“与”门和“或”门的组合．②“或”门中只要有一个输入端为“1”，输出端就是“1”，“与”门中只有两个输入端都为“1”，输出端才是“1”．D[由Y输出为“1”，C输入为“0”，可知“或”门的另一输入(即“与”门的输出)必为“1”，又A、B输入是经“与”门后为“1”，所以A、B输入均为“1”，D选项正确．]复合门电路的分析方法对于有多个门电路组成的复合门电路，判断其输出结果时，要按照一定的顺序，先计算其中一个或多个门电路的输出，然后把这些输出作为其他门电路的输入，最终得出复合门电路的逻辑结果．[针对训练]3．如图356，低电位报警器由两个基本的门电路与蜂鸣器组成，该报警器只有当输入电压过低时蜂鸣器才会发出警报．其中( )图356A．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B[由题图知乙为“非”门，如果蜂鸣器发出警报表明乙的输入端为低电压，即甲的输出端为低电压，而此时甲的输入端为低电压，故甲为“或”门或“与”门．若甲为“与”门，则甲的输入端为高电压时，蜂鸣器也发出警报，与题意不符，故甲为“或”门电路，故B正确．] 4．如图357是一个三输入端复合门电路，当C端输入“1”，且要求输出端Z输出的也为“1”，则A、B端输入的是( )【导学号：69682172】图357A．0 0 B．0 1C．1 0 D．1 1D[先分析右侧与门，已知C输入“1”，欲输出“1”，另一个输入也应该是“1”，也就是左边与门的输出是“1”，根据与门特点，A、B输入应该都是“1”．D对．][当堂达标·固双基]1．下列说法中正确的是( )A．逻辑电路就是数字电路B．逻辑电路可存在两种以上的状态C．集成电路由三种最基本的逻辑电路构成D．集成电路可靠性高、寿命长，但耗电量高A[逻辑电路只存在两种状态即“有”或“没有”，没有第三种状态，集成电路是以半导体材料为基片，将组成电路的各种元器件和连线集成在同一基片上，成为具有一定功能的微电路系统，只有A正确．]2．如图358所示为三个门电路符号，A输入端全为“1”，B输入端全为“0”．下列判断正确的是( )【导学号：69682173】图358A．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”C[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．]3．电动机的自动控制电路如图359所示，其中R H为热敏电阻，R L为光敏电阻，当温度升高时，R H的阻值远小于R1；当光照射R L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________门逻辑电路；若要提高光照时电动机启动的灵敏度，可以________(选填“增大”或“减小”)R2的阻值．图359【解析】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减小时，输入为1，输出为1，所以是“或”门．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，即光敏电阻较大时输入为1，输出为1，所以要增大R2.【答案】或增大。
高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 3.5 逻辑电路与集成电路学业分层测评 沪科版选修31
逻辑电路与集成电路(建议用时：45分钟)[学业达标]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】走廊两端的开关，只要满足其中1个为“1”，则输出端就为“1”，故满足Z＝A＋B，即体现了“或”逻辑，故C正确．A、B、D错误．【答案】 C2．(多选)在逻辑电路中，哪一种逻辑门电路是当所有输入均为“0”时，输出不是“1”()A．“与”门电路B．“或”门电路C．“非”门电路D．都不可能【解析】根据“与”门电路、“或”门电路和“非”门电路的真值表可知当“与”门电路所有输入为“0”时，输出是“0”，当“非”门电路所有输入为“0”时，输出是“1”，当“或”门电路所有输入为“0”时，输出是“0”，故A、B正确，C、D错误．【答案】AB3．关于如图356所示门电路的符号，下列说法中正确的是( )甲乙丙图356A．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】甲为“非”门，乙为“或”门，丙为“与”门的符号，故C正确．【答案】 C4．有一逻辑门电路的真值表，试判断这是一个什么类型的逻辑门电路( )输入输出M N0 110A.“与”门C．“或”门D．“与非”门【解析】由该逻辑门电路的真值表可以看出输出端与输入端是相反的关系，故B正确．【答案】 B5．(2016·松原市高二检测)如图357所示是一个三输入端复合门电路，当C端输入1时，输出端Z输出0，则A、B端的输入分别是( )图357A．0 0 B．0 1C．1 0 D．1 1【解析】当C端输入“1”时，输出端Z输出“0”，由“与”门特点可知A、B的输出端必为“0”，又由“或”门特点可知A、B端输入为“0”和“0”，A正确．【答案】 A6．(2016·厦门市高二检测)如图358是一个三输入端复合门电路，当C端输入“1”，且要求输出端Z输出的也为“1”，则A、B端输入的是( )图358A．0 0 B．0 1C．1 0 D．1 1【解析】先分析右侧与门，已知C输入“1”，欲输出“1”，另一个输入也应该是“1”，也就是左边与门的输出是“1”，根据与门特点，A、B输入应该都是“1”．D对．【答案】 D7．(2015·温州高二检测)如图359所示由门电路组成的电路，输出端为“1”，指示灯L亮，输出端为“0”，指示灯L不亮，现要使灯L亮，则A、B两输入端分别是( ) 【导学号：37930040】图359A．“1”、“1” B．“0”、“0”C．“1”、“0” D．“0”、“1”【解析】要使灯L亮，“非”门的输出应该为“1”，故“非”门的输入为“0”，故“或”门的两个输入端都应该为零．【答案】 B8.在如图3510所示的逻辑电路中，当A端输入电信号“1”、B端输入电信号“1”时，则在C端输出的电信号为______(选填“1”或“0”)，D端输出的电信号为________(选填“1”或“0”)．图3510【解析】题图中下面是一个“非”门，当B端输入电信号“1”时，输出信号是“0”，即D端输出信号为“0”．上面“或”门的一个输入信号是“0”，另一个是“1”，根据“或”门特点，输出应该是“1”，即C端输出电信号为1.【答案】 1 0[能力提升]9．如图3511所示是为汽车发动机的冷却风扇设计的一个控制电路．要求发动机的点火开关开启，并且温度过高时热敏电阻A阻值变小，B部分就会使得风扇自动开启．以下判断正确的是( )图3511A．虚线框内的门电路是“或”门B．虚线框内的门电路是“与”门C．虚线框内的门电路是“非”门D．无法判断虚线框内的门电路是哪种门电路【解析】发动机的点火开关开启，输入为高电位；温度过高时热敏电阻A阻值变小，输入也是高电位，B部分就会使得风扇自动开启，输出也为高电位，故虚线框内的门电路是“与”门．故选项B正确．【答案】 B10.图3512中，甲、乙、丙表示“或”门、“与”门或者“非”门的输入信号或输出信号，下列说法中正确的是( )图3512A．若甲、丙为输入信号，乙为输出信号，则该电路是“或”门电路B．若甲为输入信号，乙为输出信号，则该电路是“非”门电路C．若乙、丙为输入信号，甲为输出信号，则该电路是“与”门电路D．若甲、乙为输入信号，丙为输出信号，则该电路是“与”门电路【解析】若甲、丙为输入信号，乙为输出信号，则对应关系分别为“0、1、1”“1、1、0”，若乙、丙为输入信号，甲为输出信号，对应关系是“1、1、0”“0、1、1”不属于常见三种门电路之一，A、C错误；若甲为输入信号，乙为输出信号，则对应关系是“0、1”“1、0”，反映了相反的一种关系，属于“非”门，B正确；若甲、乙为输入信号，丙为输出信号，则对应关系是“0、1、1”“1、0、1”，反映了“或”的逻辑关系，D错误．【答案】 B11．如图3513所示是一种应用逻辑电路制作的简易走道灯电路图，R0是一个光敏电阻，当走道里光线较暗时或是将手动开关S接通时，灯都会亮，则在电路图的虚线框内的门电路应是________门，当有光照到光敏电阻上R0时，门电路的输入端B是________电位．图3513【解析】通过对电路的分析，明确输入信号是高电位还是低电位，结合输出对输入的要求，确定选择怎样的门电路，实现对电路的自动控制．手动开关接通时，在A端输入高电位．有光线照射时，光敏电阻的阻值较小，与R1串联后分得的电压小，B端输入低电位．所以S闭合，A输入为1，S断开，A输入为0.光照射强时，B输入为0，光照射弱时，B输入为1.电路要求光线较暗或手动开关S接通时，灯都会亮，因此应选择“或”门电路．应填“或”和“低”．【答案】或低12．图3514是一个火警报警装置的逻辑电路图．R t是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是一个阻值较小的分压电阻．图3514(1)要做到低温时电铃不响，着火时产生高温，电铃响起．在题图中虚线处应接入怎样的元件？(2)为什么温度高时电铃会被接通？(3)为了提高该电路的灵敏度，即将报警温度调得稍低些，R的阻值应大一些还是小一些？【解析】(1)温度较低时，R t的阻值很大，R比R t小得多，因此P、X之间电压较大，要求此时电铃不发声，表明输出给电铃的电压应该较小，输入与输出相反，可见虚线处元件应是“非”门．(2)当高温时，R t阻值减小，P、X之间电压降低，输入低电压时，从“非”门输出的是高电压，电铃响起．(3)由前面分析可知，若R较大，由于它的分压作用，R t两端的电压不太高，则外界温度不太高时，就能使P、X之间电压降到低电压输入，电铃就能发声．因此R较大，反应较灵敏．【答案】见解析。
沪科版高中物理选修3-1第3章从电表电路到集成电路章末综合演练
高中物理学习材料金戈铁骑整理制作章末综合演练(本栏目内容，学生用书中以活页形式分册装订成册！)一、选择题(本大题共10个小题，每小题4分，共40分)1．一段粗细均匀的镍铬丝，横截面的直径为d ，电阻为R ，把它拉制成直径为d10的均匀细丝后，它的电阻变为( )A.11 000RB.1100R C ．100RD ．10 000R【解析】 均匀镍铬丝拉制成直径d ′＝d 10时，其横截面积减小到S ′＝S100，由于镍铬丝的体积不变，则其长度变为L ′＝100L .根据电阻定律，拉长后的电阻为：R ′＝ρL ′S ′＝ρ100L 1100S ＝10 000 ρLS ＝10 000R .【答案】 D2．某电解池中，若在2 s 内各有1.0×1019个2价正离子和2.0×1019个1价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是( )A ．0B ．0.8 AC ．1.6 AD ．3.2 A【解析】 电荷的定向移动形成电流，但“＋”“－”电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电荷量应是两者绝对值的和．由题意可知，电流由正、负离子定向运动形成，则在 2 s 内通过截面的总电荷量应为：q ＝1.6×10－19×2×1.0×1019C ＋1.6×10－19×1×2.0×1019 C ＝6.4 C ．由电流的定义式知： I ＝q /t ＝(6.4/2)A ＝3.2 A. 【答案】 D3．两个电压表V 1和V 2是由完全相同的两个电流表改装的，V 1量程是5 V ，V 2量程是15 V ，为了测15 V ～20 V 的电压，我们把V 1和V 2串联起来用，以下叙述正确的是( )B．V1、V2指针偏转角度相等C．V1、V2读数不同，指针偏转角也不同D．V1、V2读数之比等于两个电压表内阻之比【解析】把V1和V2串联使用时，通过完全相同的两个电流表的电流相等，指针偏转角度相等．因为两个电压表是串联使用，根据串联电路的电压分配关系，分配在V1和V2两端的电压之比，即V1和V2读数之比等于两个电压表内阻之比．【答案】BD4．某同学做三种导电元件的导电性能实验，他分别绘制了三种元件的I－U图象，如下图所示，则下述判断正确的是()A．只有乙图正确B．甲、丙图象是曲线，肯定误差太大C．甲、丙为非线性元件，乙为线性元件D．甲、乙、丙三个图象都可能是正确的，并不一定有较大误差【解析】由于三种导电元件可能是线性的，也可能是非线性的，故其I－U图象可能是直线，也可能是曲线，故C、D正确．【答案】CD5.如右图为一个应用简单逻辑电路控制的自动楼道灯原理电路，图中S为声控开关(有声音时开关闭合，无声音时开关断开)，R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．则以下说法中正确的是()A．图中A是一个“与”门电路B．图中A是一个“或”门电路C．图中A是一个“非”门电路D．晚上无光照时L一定亮【解析】黑夜无光照时R1的电阻变大，两端分得的电压升高，当有人发声时，S闭合，R2分得高电压，所以A是“与”门电路，A正确．6.如右图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻R1、R2及另外两根导线是好的．为了查找断导线，某学生想先用多用电表的红表笔连接在电源的正极a，再将黑表笔连接在电阻R1的b端和R2的c端，并观察多用电表指针的示数．在下列选项中，符合操作规程的是()A．直流10 V挡B．直流0.5 A挡C．直流2.5 V挡D．欧姆挡【解析】因为被检测的电路为含电源电路，所以选用欧姆挡一定不可．由于电路中电源电动势为6 V，所以选用直流2.5 V挡也不安全．估测电路中电流，最大值可能为I m＝ER2＝65A＝1.2 A，所以选用直流0.5 A挡也不对，只有选用直流10 V挡．【答案】 A7．下图中是由基本门电路组成的逻辑电路，其中能使小灯泡发光的是()【答案】 A8．用两个相同的小量程电流表，分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A1、A2，若把A1、A2分别采用串联或并联的方式接入电路，如下图所示，则闭合电键后，下列有关电表的示数和电表指针偏转角度的说法正确的是()A．图(a)中的A1、A2的示数相同B．图(a)中的A1、A2的指针偏角相同C．图(b)中的A1、A2的示数和偏角都不同D．图(b)中的A1、A2的指针偏角相同【解析】大量程电流表是小量程电流表并联一适当小的分流电阻改装而成的．当A1、A2并联时，由于A1、A2的电阻不同，通过A1、A2的电流不等，A1、A2的示数不同．但通过每个小量程电流表的电流相同，故指针偏角相同，A错，B对．当A1、A2串联时，通过A1、A2的电流相同，故示数相同，但A1、A2的量程不同，故指针偏角不同，C、D均错．9.电阻R 与两个完全相同的二极管D 1和D 2连成如右图所示的电路，a 、b 端加上电压U ab ＝10 V 时，a 点的电流为0.01 A ；当U ab ＝－0.2 V 时，a 点的电流也为0.01 A ，电阻R 的阻值为( )A ．1 020 ΩB ．1 000 ΩC ．980 ΩD ．20 Ω【解析】 当a 、b 端加电压U ab ＝10 V 时，电流只能从上面的回路流过，I 1＝10 VR ＋RD 1，其中RD 1为二极管D 1的正向电阻(其反向电阻可视为无穷大)；当U ab ＝－0.2 V 时，电流只能从下面的二极管D 2中流过，则0.2 VRD 2＝I 2，代入数据可得R ＝980 Ω，选C 项．【答案】 C10．在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U 的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S ，电流为I 的电子束．已知电子的电荷量为e 、质量为m ，则在刚射出加速电场时．一小段长为Δl 的电子束内电子个数是( )A.I Δl eS m 2eUB.I Δl e m 2eUC.I eSm 2eUD.IS Δl em 2eU【解析】 设加速后电子的速度为v ，则eU ＝12m v 2.又I ＝neS v ，n 为单位体积内的电子数目，故Δl 长内的电子数目：N ＝n ΔlS ＝IeSm 2eU ·ΔlS ＝I Δl em2eU. 【答案】 B二、非选择题(本大题共60分)11．(6分)如右图所示是把量程为3 mA 的电流表改装成欧姆表的结构示意图，其中电池电动势E ＝1.5 V ，经改装后，若将原电流表3 mA 刻度处的刻度值定为零位置，则2 mA 刻度处应标________Ω，1 mA 处应标________Ω.【解析】 电流表满偏电流I g ＝3 mA ＝3×10－3 A ，当将红、黑表笔短接时，电路的总＋r )叫做欧姆表内阻，用R 内表示，R 内＝EI g ＝500 Ω，指针在2 mA 处，设待测电阻为R x ，则23I g ＝E R x ＋R 内，2×10－3＝ 1.5R x ＋500，得R x ＝250 Ω，则2 mA 刻度处应标250 Ω.指针在1 mA 处，设待测电阻为R ′x ，则13I g ＝E R ′x ＋R 内，1×10－3＝ 1.5R ′x ＋500，得R ′x ＝1 000 Ω，则1 mA处应标1 000 Ω.【答案】 250 1 00012．(6分)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中要求加在小灯泡两端的电压可连续地从零调到额定电压．(1)请在图中虚线框内按要求完成实验电路图．(用笔线代替导线)(2)某同学实验后作出的I －U 图象如图所示，请分析该图象形成的原因是：________________________________________________________________________【答案】 (1)电路图如图所示(2)金属材料的电阻率随着温度的升高而升高．13．(8分)为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻R P 在不同照度下的阻值如下表：照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻/kΩ754028232018(1)根据表中数据，请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点．(2)如上图所示，当1、2两端所加电压上升至2 V 时，控制开关自动启动照明系统．请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗，照度降低至1.0 (1x)时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下： 光敏电阻R P (符号，阻值见上表)；直流电源E (电动势3 V ，内阻不计)；定值电阻：R 1＝10 kΩ，R 2＝20 kΩ，R 3＝40 kΩ(限选其中之一并在图中标出)； 开关S 及导线若干．【解析】 根据串联电阻的分压关系，E ＝3 V ，当照度降低至1.0(lx)时，其电压升至2 V ，由图线知，此时光敏电阻R ＝20 kΩ，U R ＝2 V ，串联电阻UR x ＝1 V ，由U R UR x ＝RR x＝2得：R x ＝R2＝10 kΩ，故选定值电阻R 1，如图所示．【答案】 (1)光敏电阻的阻值随照度变化的曲线见解析． 光敏电阻的阻值随照度的增大而非线性减小． (2)电路原理图：14．(8分)A 、B 两地间铺有通讯电缆，长为L ，它是由两条并在一起彼此绝缘的均匀导线组成的，通常称为双线电缆．在一次事故中经检查断定是电缆上某处的绝缘保护层损坏，导致两条导线之间漏电，相当于该处电缆的两导线之间接了一个电阻．检查人员经过下面的测量可以确定损坏处的位置：(1)令B 端的双线断开，在A 处测出双线两端间的电阻R A ； (2)令A 端的双线断开，在B 处测出的双线两端间的电阻R B ；(3)在A 端的双线间加一已知电压U A ，在B 端用内阻很大的电压表测出两线间的电压U B ；试由以上测量结果确定损坏处的位置．【解析】 设双线电缆每单位长度的电阻为r ，漏电处距A 端为x ，漏电处电阻为R ，则R A ＝rx ＋R ，R B ＝r (L －x )＋R ，由欧姆定律知U A rx ＋R ＝U B R ，解以上三式消去r 、R 得：x ＝R A L (U A －U B )(R A ＋R B )U A －2R A U B.【答案】 距A 端的距离是R A L (U A －U B )(R A ＋R B )U A －2R A U B15．(10分)火警自动报警器用“非门”、电位器、热敏电阻、蜂鸣器和电池等按如下图警信号．在不报警时，P为低电位记“0”，报警时，P为高电位记“1”．试问：(1)报警时，A点电位为高电位“1”还是低电位“0”？(2)当用火焰靠近热敏电阻时，热敏电阻的阻值是增大还是减小？【解析】(1)报警时，P点为高电位“1”，由于此电路运用了“非”门电路，输出端P 为高电位时，输入端A点一定是低电位“0”．(2)题图可等效为如下图所示电路图．当火焰靠近热敏电阻时，蜂鸣器报警，说明此时P点为高电位，A点为低电位，也就是说热敏电阻两端的电压减小，由电路图可知，热敏电阻的阻值减小．【答案】(1)低电位“0”(2)阻值减小16．(10分)如下图，是0.5 A与2 A的双量程电流表，其表头内阻R g＝50 Ω，满偏电流I g＝1 mA图中A、B两个接线柱，量程为2 A的接线柱是哪一个？分流电阻R1、R2分别是多少？【解析】当接“＋，A”接线柱时，表头与R2串联后再与R1并联，电路中的总电阻为R：R＝R1(R2＋R g)/(R2＋R g＋R1)当通过表头的电流达到满偏电流I g时，通过干路中的电流即改装后的电流表的量程为I：I＝I g(R2＋R g)/R＝I g(R2＋R g＋R1)/R1①当接“＋，B”接线柱时，R1与R2串联后再与表头并联，电路中的总电阻为R′：R′＝R(R＋R)/(R＋R＋R)当通过表头的电流达到满偏电流I g 时，通过干路中的电流即改装后的电流表的量程为I ′：I ′＝I g R g /R ′＝I g (R 2＋R g ＋R 1)/(R 1＋R 2)②可见I ＞I ′，所以量程为2 A 的是“A ”接线柱，即I ＝2 A ，I ′＝0.5 A ，代入数据，由①②可解得：R 1＝0.025 Ω，R 2＝0.075 Ω.【答案】 量程为2 A 的接线柱是“A” R 1＝0.025 Ω R 2＝0.075 Ω17．(12分)大气中存在可自由运动的带电粒子，其密度随离地面距离的增大而增大，可以把离地面50 km 以下的大气看做是具有一定程度漏电的均匀绝缘体(即电阻率较大的物质)；离地面50 km 以上的大气则可看做是带电粒子密度非常高的良导体．地球本身带负电，其周围空间存在电场，离地面50 km 处与地面之间的电势差为4×105 V ．由于电场的作用，地球处于放电状态，但大气中频繁发生闪电又对地球充电，从而保证了地球周围电场恒定不变．统计表明，大气中每秒钟平均发生60次闪电，每次闪电带给地球的电荷量平均为30 C ．试估算大气的电阻率．已知地球半径r ＝6 400 km.【解析】 设每秒闪电的次数为n ，每次闪电带给地球的电荷量为q ，则大气漏电的平均电流 I ＝nq ①离地面l ＝50 km 以下的大气可看做是长为l ，横截面积为地球表面积S (因l ≪r )的电阻，如右图所示．设其电阻值为R ，大气的电阻率为ρ，根据电阻定律R ＝ρl S ＝ρl4πr2②根据题设条件：离地面50 km 处与地面之间的电势差 U ＝4×105 V ，由欧姆定律可得 U ＝IR ③ 联立①②③式有 ρ＝4πr 2Unql代入数据解得 ρ＝2.29×1012 Ω·m. 【答案】 2.29×1012 Ω·m。
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训练5 逻辑电路与集成电路
[概念规律组]
1．在逻辑门电路中，若输入信号中至少有一个为“1”，则输出为“1”的逻辑门电路是
() A．与门电路B．或门电路
C．非门电路D．都不可能
2．下列关于逻辑电路的说法中正确的是() A．如果一个事件的几个条件都满足后，该事件才能发生，这种关系叫“与”逻辑关系B．如果几个条件中，只要有一个条件得到满足，某事件就会发生，这种关系叫“与”
逻辑关系
C．一个门上有三把钥匙，每把钥匙都能单独开门，它体现了“或”逻辑关系
D．输出状态和输入状态相反的逻辑关系，叫做“或”逻辑关系
3．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”，通不过为“0”，则这个表决器应具有的逻辑关系是
()
A．“与”逻辑关系B．“非”逻辑关系
C．“或”逻辑关系D．都不对
4．为了保障行驶安全，一种新型双门电动公交车安装了如下控制装置：只要有一扇门没有关紧，汽车就不能启动．如果规定：车门关紧时为“1”，未关紧时为“0”；当输出信号为“1”时，汽车可以正常启动行驶，当输出信号为“0”时，汽车不能启动．则能正确表示该控制装置工作原理的逻辑门是
()
A．“与”门B．“或”门
C．“非”门D．“与非”门
5．如图1所示是一个三输入端复合门电路，当C端输入“1”，输出端Z输出“1”时，A、B端的输入分别是()
图1
A．0、0 B．0、1 C．1、0 D．1、1
[方法技巧组]
6．(2012·上海·7)如图2所示，低电位报警器由两个基本的门电路与蜂鸣器组成，该报警器只有当输入电压过低时蜂鸣器才会发出警报．其中()
图2
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
7.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________逻辑关系．
图3
8．如图3所示是由基本逻辑电路构成的一个公路路灯自动控制电路，图中虚线框内M是一只光敏电阻(受光照时电阻会变小)，虚线框内N中使用的是________门电路．要想提高此逻辑电路在黄昏时的灵敏度，则应该将可变电阻R适当________(选填“增大”、“减小”或“不变”)．
9.如图4所示表示输入端A、B的电势随时间变化的关系，如果它是“或”门电路的输入端，请在图5所示的坐标系中画出输出端的电势随时间变化的关系．
图4
图5
10．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．
[创新应用组]
11．电动机的自动控制电路如图6所示，其中R H为热敏电阻，R L为光敏电阻，当温度升高时，R H的阻值远小于R1；当光照射R L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________门逻辑电路；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6
答案
1．B2．AC
7．“与”
8．非减小
9．见解析图
解析“或”电路应符合“或”逻辑关系，故U A、U B中任何一个有输入电压时就会有输出电压．
10．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Z.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Z，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：
A B C Z
0000
0010
0100
0110
1000
110 1
101 1
111 1
11.或增大
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