第二十三讲 简单的逻辑电路-【暑假辅导班】2023年新高二物理暑假精品课程（人教版）

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【暑假辅导班】2023年新高二物理暑假精品课程（人教版）
第二十三讲 简单的逻辑电路
【基础知识梳理】
一、门电路
1.数字信号变化的两个状态“_____”或者“_____”。
2.数字电路和逻辑电路
(1)数字电路：处理____________的电路。
(2)逻辑电路：具有逻辑功能的数字电路。
3.“门”
就是一种_____，在一定条件下它允许信号通过；如果条件不满足，信号就被阻挡在“门”外。
二、“与”门
1.“与”逻辑关系：一个事件的__________都满足后，该事件才能发生。
2.符号：只有A与B两个输入端都是1时，输出端才是______。
3.真值表：“有”用“1”表示，“没有”用“0”表示
输入
输出
A
B
Y
0
0
0
0
1
1
1
0
0
1
1
1
三、“或”门
1.“或”逻辑关系：某事件发生有几个条件，但只要有____________满足，事件就能发生。
2.符号： “≥1”象征当1个或多于1个输入端为1时，输出端就是________。
3.真值表
输入
输出
A
B
Y
0
0
0
0
1
___
1
0
1
1
1
__
四、“非”门
1.“非”逻辑关系：输出状态和输入状态_________的逻辑关系。
2.符号： 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______。
输入
输出
A
Y
0
1
1
0
答案：有 没有 数字信号 开关 几个条件 1 一个条件 1 相反 0

【模型考点剖析】
【考点一】基本概念

(1)数字信号：数字信号在变化中只有两个状态：“有”或“没有”，分别用“1”和“0”表示。
(2)数字电路：处理数字信号的电路叫做数字电路。
①数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。
②数字电路具有逻辑运算功能和逻辑处理功能。
(3)逻辑电路：具有逻辑功能的数字电路叫做逻辑电路。
(4)门电路：所谓“门”，其实就是一种开关，在一定条件下它允许信号通过，如果条件不满足，信号就会被阻挡在“门”外。门电路是最基本的逻辑电路。
【考点二】三种门电路的类比理解
门电路
电路符号
类比电路图
通断情况
逻辑关系



开关A
开关B
灯泡L


“与”门



断
断
熄
两个开关都闭合是灯亮的充分必要条件。
断
通
熄
通
断
熄
通
通
亮

“或”门




断
断
熄
两个开关都闭合是灯亮的充分但不必要条件。
断
通
亮
通
断
亮
通
通
亮

“非”门



开关A
灯泡L
开关闭合，灯灭；开关断开，灯亮。
断
亮
通
熄

【考点三】门电路及真值表（重、难点）
门电路
逻辑关系
符号
真值表
符号含义
“与”门
如果一个事件的几个条件同时满足后，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。
A
B
Y
&

输入
输出
“&”表示“和”的意思．只有A与B两个输入端都是1时，输出端才是1
A
B
Y
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
“或”门
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。具有“或”逻辑关系的电路称为“或”门电路，简称“或”门。
A
B
Y
≥1

输入
输出
“≥”表示当1个或多于1个输入端为1时，输出端为1
A
B
Y
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
“非”门
输入状态与输出状态相反的逻辑关系叫做“非”逻辑关系。具有“非”逻辑关系的电路叫做“非”门。
A
Y
1

输入
输出
矩形右侧的小圆表示数字“0”，它与矩形中的数字“1”象征着：当输入端为1时，输出端为0
A
Y
0
1
1
0
注意：“1”和“0”是逻辑关系中的两种取值，不表示具体数字。
【考点四】两种符合电路（难点）
门电路
“与非”门
“或非”门
概念
一个“与”门电路与一个“非”门电路组合在一起，组成一个复合门电路，称为“与非”门。
一个“或”门电路与一个“非”门电路组合在一起，组成一个复合门电路，称为“或非”门。
电路
符号


等效
电路




真值表
输入
输出
输入
输出
输入
输出
输入
输出
A1
B1
Y1
A2
Y2
A1
B1
Y1
A2
Y2
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
1
0
【考点五】集成电路
(1)定义：以半导体材料为基片，将组成电路的各种元器件（如电阻、电容器、晶体管等）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，这就是集成电路。
(2)优点：体积小、重量轻、可靠性高、运算速度快、成本低廉等。
【真题分项演练】
1．（2009·上海高考真题）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
【答案】A
【解析】
依据逻辑门电路的特点，只有当两个车门都关紧，即都输入“1”时，数出信号才为“1”，汽车才能启动，为与门逻辑电路，A正确．
2．（2012·上海高考真题）如图，低电位报警器由两个基本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 （ ）

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”
【答案】B
【解析】
从图形上看，乙是“非门”，甲如果是“与门”无论输入电压是高还是低，都会使乙的输出电压高，而使蜂鸣器发出警报，只有当甲是“或门”时，输入电压低时甲的输出电压才会低而使乙的输出电压高从而使蜂鸣器发出警报
3．（2015·上海高考真题）监控系统控制电路如图所示，电键S闭合时，系统白天和晚上都工作，电键S断开时，系统仅晚上工作．在电路中虚框处分别接入光敏电阻（受光照时阻值减小）和定值电阻，则电路中

A．C是“与门”，A是光敏电阻
B．C是“与门”，B是光敏电阻
C．C是“或门”，A是光敏电阻
D．C是“或门”，B是光敏电阻
【答案】D
【解析】
开关S闭合后，C门的一个输入端就是1，系统不管白天和晚上都工作，说明与另一个输入端的逻辑值无关，这说明C门是“或”门．开关S断开时，C门的一个输入端就是0，要让系统工作，另一个输入端必须是1，也就是高电压，所以B是光敏电阻，故D正确．

二、填空题
4．（2010·上海高考真题）电动机的自动控制电路如图所示，其中为热敏电阻，为光敏电阻，当温度升高时，的阻值远小于；当光照射时，其阻值远小于，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___的阻值（填“增大”或“减小”）．

【答案】或，增大
【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小时，输入为“1”，输出为“1”，所以虚线框内应选“或”门．若要提高光照时电动机启动的灵敏度，需要在光照较弱即光敏电阻阻值较大时输入为“1”，输出为“1”，所以要增大R2的阻值．
【分类过关检测】

一、单选题
1．如表是某一门电路的真值表，下列判断正确的是（　　）
输入
输出
0
1

0

A．该表是“与”门真值表，为0 B．该表是“与”门真值表，为1
C．该表是“非”门真值表，为0 D．该表是“非”门真值表，为1
【答案】D
【解析】
根据真值表可知，该表是“非”门真值表，当输出为0时，输入为1。
故选D。
2．右表是“与”门的真值表，该真值表中和分别是（　　）
输入
输出
0
0
0
1
0

0
1
0

1
1

A．0，0 B．0，1 C．1，0 D．1，1
【答案】C
【解析】
“与”门的特点是：所有条件满足时，事件才能发生。若输入1和0时，输出0；若输入1和1时，输出1。
故选C。
3．在手机上首次登陆微信的方式之一是输入的用户名和密码都正确，只有同时满足这两个条件才能登陆成功。体现这种逻辑关系的是（　　）
A．“与”逻辑关系 B．“或”逻辑关系
C．“非”逻辑关系 D．“或非”逻辑关系
【答案】A
【解析】
输入的用户名和密码都正确，具备这两个条件，才能登录成功。说明用户名和密码是“与”的关系。
故选A。
4．如图所示为一个逻辑电路图及其真值表，下列说法中正确的是（　　）

输入
输出
A
B
Z
0
0
0
0
1
1
1
0
X
1
1
1

A．该门电路为“与”门电路，真值表中X处的逻辑值为1
B．该门电路为“与”门电路，真值表中X处的逻辑值为0
C．该门电路为“或”门电路，真值表中X处的逻辑值为1
D．该门电路为“或”门电路，真值表中X处的逻辑值为0
【答案】C
【解析】
图示门电路为“或”门电路，根据或门逻辑关系，当输入为：1、0时，输出为1，故真值表中X处的逻辑值为1。
故选C。
5．如图为一门电路的两个输入端A、B与输出端Z的电压信号图，由此可推断该门电路是（　　）

A．“与”门 B．“或”门 C．“非”门 D．“与非”门
【答案】B
【解析】
A．该门电路是与门，输入都为“1”，输出才为“1”，验证发现A错误；
B．该门电路为或门，输入只要有“1”，输出就为“1”，验证发现B正确；
C．该门电路为或非门，输入只要有“1”，输出就为“0”，验证发现C错误；
D．该门电路为与非门，输入只要有“0”输出就为“1”，验证发现D错误。
故选B。
6．如图所示，为简单的逻辑电路，其中可以使蜂鸣器发出声音的电路是（　　）
A．B．
C．D．
【答案】A
【解析】
A．该逻辑电路为或门电路，输入一高电势和一低电势，则输出高电势，则蜂鸣器两端存在电压，会发出声音，故A正确；
B．该逻辑电路为与门电路，输入一高电势和一低电势，则输出低电势，则蜂鸣器的两端都是低电势，所以蜂鸣器不能发出声音，故B错误；
C．该逻辑电路为或门电路，输入一高电势和一低电势，则输出高电势，由于蜂鸣器两端都是高电势，无电压，所以蜂鸣器不能发出声音，故C错误；
D．该逻辑电路为非门电路，输入一高电势，则输出低电势，则蜂鸣器两端都是低电势，所以蜂鸣器不能发出声音，故D错误。
故选A。
7．全自动洗衣机的控制器一般选择（　　）
A．与门控制方式 B．或门控制方式
C．非门控制方式 D．与非门控制方式
【答案】A
【解析】
全自动洗衣机中只有所有条件都满足时，控制器才启动，这是与门控制方式。
故选A。
8．一个逻辑门的输入端A、B和输出端Z的电信号如图所示，则该逻辑门是（　　）

A．与门 B．或门
C．非门 D．与非门
【答案】B
【解析】
由信号图可知，输入端只要有一个1，输出即为1，只有全部输入端是0，输出是0，可知此为或门电路。
故选B。
9．对于一个“或非”门，当输出端是高电势时，输入端A、B所对应的情况是（ ）
A．均为高电势 B．均为低电势
C．A为高电势，B为低电势 D．B为高电势，A为低电势
【答案】B
【解析】
A．输入端均为高电势，则或门后是高电势，非门后输出是低电势，故A错误；
B．输入端均为低电势，则或门后是低电势，非门后输出是高电势，故B正确；
CD．A为高电势，B为低电势或B为高电势，A为低电势，经过或门后均输出高电势，非门后输出低电势，故CD错误。
故选B。
10．由某门电路构成的一简单控制电路如图所示，其中为光敏电阻，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，则该门电路是（ ）

A．与门电路 B．或门电路 C．非门电路 D．与非门电路
【答案】C
【解析】
一般只有一个输入端的只能是非门，且在这里符合题目要求，当光敏电阻受到光照时，电阻很小，光敏电阻的分压很小，下面的R分到大部分电压，输入端为高电势；输出端为低电势，小灯泡L不亮；当没有光照时，光敏电阻阻值很大，比下面的电阻R大很多，光敏电阻分到大部分电压，输入端为低电势，输出端为高电势，小灯泡L亮，所以ABD错误，C正确；
故选择：C。
11．某同学使用热敏电阻来控制蜂鸣器，在发生火警时蜂鸣器报警。已知该热敏电阻在常温下电阻值约为，温度越高，阻值越小，当温度高于时阻值低于，下列电路设计中最符合要求的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】
在常温下热敏电阻阻值约为，要求“非”门的输入端是高电势，输出端是低电势，所以蜂鸣器不报警。当发生火情时，温度越高，热敏电阻阻值越小，当温度高于时阻值低于。要求“非”门的输入端是低电势，输出端是高电势，此时蜂鸣器报警。
故选B。

二、多选题
12．如图所示的光控电路用发光二极管LED模仿路灯，为光敏电阻。“”是斯密特触发器，是一种具有特殊功能的非门，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平，而当输入端A的电压下降到另一个值时，Y会从低电平跳到高电平。在天暗时路灯（发光二极管）会被点亮，下列说法正确的是（　　）

A．斯密特触发器的作用是将模拟信号转换为数字信号
B．斯密特触发器的作用是将数字信号转换为模拟信号
C．天暗时Y处于低电平
D．天暗时Y处于高电平
【答案】AC
【解析】
AB．连续变化的信号为模拟信号，只有高电平和低电平的信号为数字信号，由题中可知，输出端Y只有两个值，高电平和低电平，所以斯密特触发器的作用是将模拟信号转换为数字信号，故A正确，B错误；
CD．由题图电路可知，当天较暗时，的阻值较大，与串联，此时分得的电压就较大，A端为高电平，则Y端处于低电平，从而使发光二极管处于导通状态，故C正确，D错误。
故选AC。

三、填空题
13．如图所示电路称为______（选填 “与”、“或”、“非”）门电路，若把开关接通定义为1，断开定义为0，灯泡亮为1，熄为0，则在真值表中X为______，Z为______。
输入
结果
A
B
Y
0
0
0
0
1
X
1
0
0
1
1
Z

【答案】与 0 1
【解析】
[1][2][3]如题图所示，两个开关同时闭合，灯泡才会发光，是“与”逻辑关系，真值表为
输入
结果
A
B
Y
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
X 为“0”，Z为 “1”。
14．如图所示为一个逻辑电路，它由声控开关、光敏电阻、小灯泡等元件组成的一个自动控制电路，该电路的功能是在白天无论声音多么响，小灯泡都不会亮。在晚上，只要有一定的声音，小灯泡就亮。这种电路现广泛使用于公共楼梯间，则该电路使用了__________门电路，并在电路的虚线框内画出该门电路的符号______，且完成该门电路的真值表______。


真值表

输入
输出
A
B
Z
0
0

0
1

1
0

1
1


【答案】与
【解析】
[1]该电路需要两个条件同时满足时，灯才能亮，所以是与门。
[2]与门电路的符号如图所示

[3]在真值表中，只有在所有的输入都是1时，输出才是1，故输出分别是0、0、0、1如图所示
输入
输出
A
B
Z
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1

四、解答题
15．如图所示是一种用逻辑电路制作的走道灯电路。是一个光敏电阻，要求只有在光线足够暗时才能用手动开关开灯。试说明电路图的虚线框内应放置什么样的门电路才能达到要求，并说明电路的工作原理。

【答案】见解析
【解析】
和串联，在没有光照时，阻值较大，根据串联电路的分压关系可知此时两端存在较大的电压，又因为的一端接地，所以此时B端为高电势；而S接通时A端也是高电势，这时要灯亮，就要求输出是低电势，只有在虚线框内放一个“与非”门。
同理当有光照时，阻值较小，B端为低电势，不管S是否接通，“与”门的输出都是低电势，那么“与非”门的输出就是高电势，灯就不会亮。
16．请你设计一个简单防盗报警器的电路图。
该报警器的功能是：①当放在保险箱地板上的按钮开关S被脚踩下而闭合时，蜂鸣器就发出鸣叫声。
②当安装在保险箱里的光敏电阻被手电筒照射时，蜂鸣器就发出鸣叫声。
提供的元件：按钮开关S，光敏电阻，蜂鸣器（电路符号为），限流电阻，可变电阻，“与”门，“或”门，“非”门。
【答案】见解析
【解析】
（1）门电路的选择。
根据该报警器的功能：当按钮开关S闭合时，蜂鸣器就发出鸣叫声；当受光照射时，蜂鸣器就发出鸣叫声，即两个条件任意满足一个时，就会出现某种结果，这是“或”的逻辑关系，故应选择“或”门电路。“或”门电路的两个输入端电势的高低由开关S和光敏电阻控制，“或”门电路的输出端用来控制蜂鸣器。
（2）控制输入端电势的设计。
该“或”门电路的两个输入端分别由开关和光敏电阻控制它的电势高低。由开关控制的支路应由开关和限流电阻串联而成，且开关闭合时输入为高电势；断开时，输入为低电势。由光敏电阻控制的支路为了能改变报警器的灵敏度，应将光敏电阻与可变电阻串联，且光敏电阻受光照射时，输入为高电势；没有光的照射时，输入为低电势。该报警器的电路设计如图所示，且S与的位置不能交换。与的位置也不能交换，这样才能满足报警器的功能要求。

17．如图所示是一个逻辑电路、开关S、安装在室外的光敏电阻、定值电阻和滑动变阻器组成的报警系统控制电路。该控制系统的功能是：工作日的晚上（光线较暗），报警系统自动开始工作；非工作日只要合上开关S，报警系统24h都能工作（报警系统工作时，逻辑电路输出端为高电势）。
(1)在两个虚线框内分别画上光敏电阻或定值电阻，并在实线框内标上门电路的符号。
(2)简述工作原理。


【答案】(1)见解析；(2)见解析
【解析】
(1)A下方为定值电阻，B下方为光敏电阻，Z处为：或门。

(2)这是典型的“或非”门电路，因为由题意可得输入端A或B只要有一个是高电势，输出为1。当开关S未闭合，晚上没有光照时，光敏电阻阻值很大分到大部分电压，B点为高电势，输出为1，报警系统工作。另外非工作日由于闭合S，所以输入A为高电势，这样无论白天黑夜，无论B点电势的高低，输出都为1。
18．有一个家庭要用投票方式决定是否外出旅行（用A和B分别表示两个孩子，用C和D分别表示父母），如果去旅行，输出为高电势。
(1)如果两个孩子都同意（“同意”输入为高电势）去旅行。请在图中画出输出端Z输出的电信号，并完成该门电路的真值表；

输入
输出
A
B
Z
0
0

0
1

1
0

1
1

(2)如果两个孩子中任何一个要去上学，或两孩子都要去上学（“上学”输入为高电势），则大家不去旅行。请根据以上情况完成真值表，并在图的虚线框内画出用门电路符号表示的逻辑电路图；
输入
输出


A
B
Z
0
0

0
1

1
0

1
1

(3)如果两个孩子都要去，父母商量后，只要有一位家长要去旅行（另一位家长留在家中收信），则决定外出旅行。请你设计一种满足以上要求的、用门电路符号表示的组合逻辑电路，画在下面。
【答案】(1)
输入
输出
A
B
Z
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
(2)
输入
输出
A
B
Z
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0

(3)
【解析】
(1)与门电路输入端都为高电势时输出端才为高电势，画出输出端Z输出的电信号如图所示

该门电路的真值表如图
输入
输出
A
B
Z
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
(2)只要两孩子中有一个或两个都要上学，则不去旅行，真值表如图
输入
输出
A
B
Z
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
此门电路为或非门电路，如图

(3)如图所示