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考向三　比较器、逻辑门电路
1.(2021·6月浙江选考)如图所示是小明设计的窗帘自动控制电路(暂不考虑电机如何自动停止)。当环境光线强度介于上限和下限之间时打开窗帘(通过电机的电流从“＋”到“－”)，当环境光线强度高于上限或低于下限时关闭窗帘(通过电机的电流从“－”到“＋”)。比较器功能：V＋＞V－时输出高电平，V＋＜V－时输出低电平。请完成以下任务：
(1)打开窗帘时，关于V5、V6状态分析正确的是(单选)________(在A.V5发光；B.V6发光；C.V5和V6同时发光；D.V5和V6交替发光中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)在环境光线强度介于上限和下限之间时，关于开关S功能分析正确的是(单选)________(在A.S接通时打开窗帘，断开时不确定是否关闭窗帘；B.S接通时关闭窗帘，断开时不确定是否打开窗帘；C.S接通时关闭窗帘，断开时打开窗帘；D.S接通时打开窗帘，断开时关闭窗帘中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)若要使控制窗帘的环境光线强度上限不变、下限更低，合理的措施是(单选)________(在A.增大R1的阻值；B.增大R2的阻值；C.Rp1触点下移；D.Rp2触点下移中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)小明准备用555芯片来代替题图虚线框中的电路，555芯片的功能如表所示。请在下图虚线框中完成电路连线，实现原有的控制功能，要求A点与B点不能直接相连。
555功能表
1脚 2脚 6脚 3脚 7脚 8脚
GND >Vcc >Vcc >Vcc 低电平 接地
2.(2022·1月浙江选考)小明针对《技术与设计2》中的伸缩晾衣架(图a)设计了实验电路(图b)，要求当传感器检测到光线较弱或下雨时，V3发光，表示将晾衣架移入阳台；当传感器检测到光线较强且不下雨时，V4发光，表示将晾衣架移出阳台。请完成以下任务：
图a
图b
(1)小明设计的实验电路的控制方式属于(单选)________(A.开环电子控制；B.闭环电子控制)；
(2)用光敏电阻Rg检测光照强度，用湿敏电阻RS检测潮湿程度(湿度增大阻值减小)，要实现上述控制功能，图b虚线框处正确的输入回路是(单选)________；
(3)小明准备用继电器来控制电机正反转，要求V3发光时，电机正转(电流由＋到－)；V4发光时，电机反转(电流由－到＋)。请你在虚线框内画出三极管驱动继电器工作的电路，要求三极管采用共发射极接法，标注J1，J2；
(4)小明在活动室搭建实验电路时发现没有或非门芯片，准备用二极管、电阻和比较器重新设计电路，实现同样的功能。小明画出了部分电路，请你在虚线框内用1个比较器和2个电阻补全电路。
3.(2023·1月浙江选考)如图所示是小明设计的具有快慢充功能的电池充电电路。E是充满电压为1.5 V的充电电池，快慢充转换的基准电压设定为1.42 V。当电池快充到1.42 V后，转换为慢充；两个发光二极管分别指示快充和慢充状态。请完成以下任务：
(1)根据电路原理分析，快充状态指示灯是(单选)________；
A.VD1 B.VD2
(2)小明搭建了电路并通电测试，当IC1的输出为低电平时， VD1、VD2同时发光，无法正确指示快充与慢充状态，可能的原因有(多选)________；
A.R1阻值偏大 B.R1阻值偏小
C.R4阻值偏小 D.R4阻值偏大
(3)小明在对题图电路的测试中发现电池充满后还保持充电状态，可能会造成安全隐患，于是决定改进电路，使电池充到1.5 V后能自动停止充电。小明画出了部分电路，请在虚线框中连接给定的元器件，将电路补充完整；
(4)小明还发现电源电压波动时，会导致快慢充转换的基准电压也发生波动。为了稳定基准电压，需要在题图的基础上进行改进，请在虚线框中连接给定的元器件(二极管为硅管)，将电路补充完整。
1.(2023·4月稽阳联谊)小明发现班里的鱼缸换水很麻烦，为此设计了如图a所示的装置。该装置能实现清澈度检测、清澈度控制和提醒更换滤材等功能，电路如图b所示，电压比较器LM393的特性如表格所示。VD1发出的光线在暗环境中经过固定距离的水体照射到Rg上，以此检测水体的清澈度。请完成下列任务：
LM393特性
输入 输出
V＋＜V－ 接地
V＋＞V－ 悬空
　　
(1)下列分析中，正确的是(单选)________；
A.VD2发光表示清澈度很高，VD3发光表示清澈度很低
B.VD2发光表示清澈度很低，VD3发光表示清澈度很高
(2)VD4发光表示清澈度适中，请完成虚线框 1 中的电路连线，以实现该功能；
(3)当清澈度很低时，启动抽水泵M；当清澈度很高时，关闭抽水泵M；当清澈度适中时，抽水泵M保持上一个状态。请用不超过四个2输入或非门设计虚线框2的电路，实现上述功能；
(4)每次抽水泵M启动后，在设定时间内VD5不发光；若在设定时间内清澈度不能达标则VD5发光，提醒更换滤材。要实现上述功能，虚线框3中合理的电路设计是(多选)________。
2.(2023·3月温州二模)如图a所示是小明设计的房间湿度控制电路图。功能如下：若房间湿度低于下限设定值时，系统启动电动喷雾器M给房间增加湿度；若房间湿度高于上限设定值时 ，电动喷雾器M停止工作。请根据要求完成下列各题。
图a
(1)可通过(单选)________调节湿度下限设定值；
A.Rp1 B.Rp2
(2)当继电器吸合时，A、B两点的电平可能为(多选)________；
A.高电平、低电平 B.低电平、高电平
C.高电平、高电平 D.低电平、低电平
(3)发现湿敏电阻Rs1损坏，请你重新设计输入电路部分，实现当Rp1调大时，湿度上限升高，湿度下限降低的功能，在图b虚线框1内完成连线；
图b
(4)电动喷雾器的水箱里增加水位检测器(有水时输出高电平，缺水时输出低电平)，要求水箱有水并且湿度低才启动电动喷雾器。请在图c虚线框2内完成连线。
图c
3.如图所示的家用交流电过压、欠压保护电路，Ui是由家用交流电压转换而成的直流电压，交流电压越大，Ui越大，超过安全电压，称为过压；交流电压越小，Ui越小，低于安全电压，称为欠压。若家用交流电压发生过压、欠压时，继电器释放，常开触点断开，发光二极管发光；当家用交流电压在安全电压范围内时，继电器吸合，常开触点闭合，发光二极管不发光。其中Rp1 调节过压设定值，Rp2 调节欠压设定值。初始状态下，继电器J吸合。根据描述请完成以下任务：
(1)请在下图补全虚线框1中的逻辑关系对应的波形图；
(2)若要使过压的设定值调大，欠压的设定值不变，合理的措施是(单选)________；
A.调小Rp3　 B.Rp1 上移　 C.Rp2 上移
(3)在虚线框 2 中补画 1 个普通二极管和一个继电器，并在合适的端口连线，实现电路功能。555 的 3 脚和 7 脚只能控制发光二极管和继电器中的其中 1 个；
(4)调试电路时，发现发生过压或者欠压时，常开触点不能断开用电器，下列原因分析中不可能的是(单选)________。
A.555的6脚被接到负极
B.R4一端接2脚，另一端被接到负极
C.继电器线圈的额定电压太大
4.(2023·4月杭州统测)小明设计了如图a所示的某儿童玩具电动车超速模拟指示电路，不同速度情况下测速编码模块输出端A、B、C输出相应的高、低电平信号(如表1)。根据电路图及表格，请完成以下任务：
图a
速度v(km/h) 输出信号
A B C
0＜v≤3 0 0 1
3＜v＜5 0 1 0
v＝5 0 1 1
5＜v＜7 1 0 0
v＝7 1 0 1
7＜v＜8 1 1 0
V＝8 1 1 1
表1
(1)当速度达到5 km/h或超过5 km/h时，发光二极管LED1亮，当速度达到8 km/h时，发光二极管LED2亮。请在虚线框1中用最少数量的二输入逻辑门完成电路设计；
(2)儿童玩具电动车速度达到8 km/h时，可能会出现危险情况，因此小明对电路进行了改进，当速度达到8 km/h时，将控制电动车驱动电机M停止转动，请在图b虚线框2和虚线框3中完成该电路连线；
图b
(3)小明发现当电动车速度达到8 km/h时，电机停止转动，速度降至8 km/h以下时，电机又重新启动，存在安全隐患。于是小明对电路进一步改进，当速度达到8 km/h时，电机停止转动，只有当电路重新启动，电动车才能正常运行。请在图c虚线框4中用一个合适的三极管及一个电阻完成该电路设计；
图c
(4)设计完成后，小明在调试过程中发现：当电动车速度达到8 km/h时，发光二极管LED2亮且电机始终在转动。可能的原因是(多选)________。
A.继电器线圈烧毁
B.常开触点没连上
C.常闭触点没连上
D.常开常闭触点连在一起(并联)
5.为响应能源“双控”政策，小明用所学的通用技术知识设计了控制空调工作的简易电路，如图1所示，当室外温度高于3 ℃时，空调始终不工作；当室外温度低于3 ℃且室内温度低于10 ℃时，空调开始工作，室温升至16 ℃时，空调停止工作。继电器吸合时，空调工作(工作电路未画出)，Rt1和Rt2为负温度系数的热敏电阻，比较器的输入输出关系为：V＋＞V－，输出高电平；V＋＜V－，输出低电平，VT1工作在开关状态。请完成以下任务：
(1)当室外温度低于3 ℃时，A点为(单选)________；
A.高电平 B.低电平 C.无法确定
(2)为实现控制目的，请你帮助小明完成虚线框1内的连线设计；
(3)为实现控制目的，请你选择一个合适的三极管并接入虚线框2内的三个端口，要求三极管只有导通(饱和或放大)与截止两种状态；
(4)小明调试时发现，当室外温度低于3 ℃且室内温度低于10 ℃时，无论教室有没有人，空调都会进入工作状态，于是他对原电路进行改进，添加人体检测器，如图2所示，只有当室内人数不少于6人时，空调才会工作，此时人体检测器输出高电平，否则输出低电平。请你用两个3输入与非门设计虚线框3内的电路，实现上述功能。
6.(2023·10月杭州某重点中学)小明设计了如图所示的饮水机内胆温度控制系统。当温度低于下限时，发光二极管VD亮，模拟加热装置加热；当温度高于上限时，发光二极管VD灭，模拟加热装置停止加热。其中Rt是热敏电阻。请完成以下任务：
(1)若Rp3滑动触头下移，下列分析中正确的是(单选)________；
A.只有温度上限设定值变小
B.只有温度下限设定值变小
C.温度上限和下限的设定都变小
(2)调试时发现，发光二极管VD始终不亮，下列原因分析中可能的是(单选)________；
A.Rt短路 B.Rp2短路
C.R1短路
(3)调试成功后，小明准备接入继电器和加热装置，其中继电器常开触点闭合时，加热装置加热。三极管和继电器的底部视角图如图所示。请你在虚线框1内将继电器的控制电路部分连线，实现电路功能；
(4)试验过程中不慎将四2输入或非门损坏，小明重新设计了如图所示的电路。为了优化电路功能，增加了人体检测模块IC，实现有人的时候，饮水机才能实现温控功能，没有人的时候，不加热。其中有人时，IC输出低电平，没有人时，IC输出高电平。请你在虚线框2内补画3个二极管并连线，实现电路功能。
7.(2023·11月暨阳联考) 曲棍球比赛场地的最佳含水量要求在38%～40%之间，因此亚运会曲棍球专用场地的草坪下装有十多个传感器，采集草坪根部温度、湿度等数据，以科学养护草坪。如图所示是一组简易浇灌控制电路图，SW为模式切换联动开关。在日常养护模式下，温度高于35 ℃或者低于5 ℃时，不浇灌，只有在温度适宜时，才进行浇灌；在比赛保水模式下，湿度传感器检测当前的草坪湿度，若低于38%，则开启浇灌装置，直到湿度达到40%，浇灌装置停止工作。其中Rt为负系数热敏电阻，Rs为负系数湿敏电阻；IC1、IC2、IC3为比较器，V＋＞V－时，输出高电平；V＋＜V－时，输出低电平。请完成以下任务：
(1)在日常养护模式中，当前的草坪湿度为39%，此时M的工作状态是(单选)________；
A.停止工作 B.浇灌状态
C.无法确定
(2)请根据电路功能，在虚线框1中选用1个合适的逻辑门，将电路补充完整；
(3)为了保持湿度控制在38%～40%范围，现利用继电器J的另一组常开触点J－2和一个电阻R，请在虚线框2中选择合适的端子，将电路补充完整；
(4)调试电路时，发现温度低于5 ℃时，M不工作，但高于35 ℃，直到37 ℃时，M才停止浇灌，以下调节可行的是(多选)________。
A.Rp1调小 B.Rp2下移
C.Rp3下移 D.Rp1调大，Rp2下移
E.Rp1调大，Rp3上移
8.如图a所示是小明设计的通用技术实验室风扇降温控制电路，温度高时，风扇启动降温，直至降到合适温度。比较器的功能：当V＋>V－时输出高电平，当V＋(1)小明用数字式万用表检测电路，测得V2的c、e端电压显示为－0.3 V，此时三极管V2工作状态应处于图b中________区；
(2)小明把R2换成一个阻值更大的电阻，则下列说法正确的是(单选)________；
A.下限温度升高 B.上限温度升高
(3)小明调试电路时，发现V1损坏，请帮助小明利用继电器J－2触点代替V1，实现原电路功能(三极管采用共发射极接法)，在图c虚线框1处将电路图补画完整；
(4)为了节能、室内排湿，小明对电路进行了下列优化改进，增加人体检测电路，有人时输出为低电平，无人时输出高电平；增加湿度检测电路，湿度大时，输出高电平，湿度小时，输出低电平。实现如下功能：实验室内有人时，室内高湿或者高温，风扇转动工作；实验室内无人时，风扇不工作。请帮助小明利用1个四二输入或非门集成门电路，在图d虚线框2中，采用逻辑电路，实现上述功能。
考向三
真题演练
1.(1)A　(2)C　(3)D　(4)如图所示
以下为等价答案：
解析　(1)当窗帘打开时，电机的电流从“＋”到“－”，触点J1－1和J1－2接通，继电器J1吸合，J2释放，所以三极管V4饱和导通，发光三极管V5发光。(2)在环境光线强度介于上限和下限之间时，S接通，C将输出高电平，D将输出低电平，二极管V1V2与R3组成或门，所以F点为高电平，推出V3饱和导通，J2吸合，窗帘关闭；接着再将S断开，此时环境光线强度介于上限和下限之间，按照题意，窗帘应该打开。(3)当F出高电平时，窗帘关闭。存在两种情况，第一种：C出高电平，D出低电平，此时光线过强；第二种：C出低电平，D出高电平，此时光线过弱。若光线介于上下限之间时，F出低电平，此时C出低电平，D也出低电平。根据以上的分析推断，C出高时光线过强，C与上限有关；D出高时光线过弱，D与下限有关，且单独调节Rp1或Rp2时，只能影响上限或下限。因此，选项中只有调节Rp2的D选项成立。
光线强度 过强 过弱 上下限之间
C 1 0 0
D 0 1 0
F 1 1 0
J2(关闭窗帘) 1 1 0
J1(打开窗帘) 0 0 1
(4)555芯片的3脚能出高电平和低电平，但题目要求A和B不能直接相连，所以不能将它们都接在3脚上。当3脚出低电平时，7脚也接地，相当于低电平，所以可以将A接7脚，B接3脚。输入部分F的电位相同，所以它们可同时连2脚和6脚。
2.(1)A　(2)C　(3)如图所示
(4)如图所示
解析　(1)该控制系统输入量是检测到的光照和湿度信号，输出量是晾衣架的伸缩，不存在反馈，故属于开环电子控制。
(2)光线较弱或下雨时V3发光，即A，B都为低电平，Rg和Rs均为负系数元件。故选C。
(3)本题考查三极管的应用及其共发射极接法。根据题意，V3发光时，或非门输出低电平，电机正转，此时J1应吸合，故应选用PNP三极管驱动继电器J1。V4发光时，或非门输出高电平，电机反转，此时J2应吸合，故应选用NPN三极管驱动继电器J2。采用共发射极接法时，应将继电器接在三极管的集电极上。答案如答案图所示。
(4)两个二极管和下方电阻构成了或门关系，故虚线框内应该缺一个非门电路。即将或门输出接比较器反相端，另外两个电阻用来提供参考电势接入同相端，如答案所示。
3.(1)B　(2)AC
(3)如图所示
(4)如图所示
解析　(1)当电池电压小于1.4 V时，IC1输出为低电平，三极管VT1饱和导通，VD1不会发光，只有VD2发光。答案为B。(2)若R1很大，R4很大，则三极管VT1不能饱和，会导致电流通过R2、VD1、DV2、R5，再通过电池回到电源负极，VD1、VD2同时发光。故答案为AC。(3)IC2及电阻R8构成区间控制，三极管工作在开关状态，当IC2输出高电平时，三极管饱和导通，此时应该对应电池还未充满电，所以与电池相连的端子应该接IC2的反相输入端，与Rp2相连的端子接IC2的同相输入端。连线如答案。(4) 利用二极管钳位作用提供稳定电源，由于快慢充跳变电压在1.42 V，所以提供的稳定电源须在1.42 V以上，本题提供了三个二极管，串联后能提供稳定的2.1 V电压，满足题目要求。故可以将三个串联的二极管看成一个整体，再串联一个电阻后，与三个二极管并联即可得到稳定的2.1 V电源，然后通过可变电阻得到1.42 V的参考电位。具体连线如答案所示。
考向预测
1.(1)B　(2)(3)如图所示　(4)BC
解析　(1)光线强时，Rg阻值小，输入端电位低，低于G2比较电位时，G2接地，VD3发光，此时表示水清澈度高。同理，光线弱，VD2发光，此时表示水清澈度低。
(2)在光线适中时，G1，G2都悬空，此时VD4才发光，故R2、R3并联驱动VT1，答案如图所示。
(3)光线强时，G2接地；光线弱时，G1接地；门电路作区间控制，故选用或非门触发器，触发信号为低电平，所以将输入信号经过非门变为高电平触发信号。根据题目逻辑：清澈度低时，M运行，三极管VT2基极输入低电平，此时G1输出低电平，就可以判断触发器输出脚的连线了。
(4)当VT3断开时，VT4延时出1。有两种可能：电容充电延时，即为B选项；另一种是电容放电延时，即为C选项。
2.(1)B　(2)BC　(3)如图所示
(4)如图所示
3.(1)如图所示　(2)B
(3)如图所示　(4)C
4.(1)(2)(3)如图所示
(4)AD
5.(1)A　(2)(3)如图所示
(4)如图所示
6.(1)C　(2)B　(3)如图所示
(4)如图所示
解析　(1)根据电路可知，当温度低时，VD发光，可知电压比较器上面输入高电平，下面的电压比较器输入低电平，或非门组成的触发器是低电平保持，可知上面的电压比较器控制下限，下面的控制上限。可以推出R得正特性的热敏电阻。因此Rp3滑动触头下移时，对温度上下限都有影响，C正确；
(2)VD始终不亮，如果Rp2短路，上面的电压比较器输出一直是低电平，所以无法实现点亮VD，因此选B；
(3)由电路图可知，输出是高电平，所以选择NPN型三极管，电路连线如图所示。
(4)由电路可知，温度低时，A、B、C输出为0、1、0，继电器吸合加热，由右侧电路可知，当E输入高电平时，VT1和VT2形成自锁，因此B与E之间加一个正向二极管；当温度达到上限时，C出高电平，当D输入高电平时解锁，所以C和D之间加上一个正向二极管，当无人时，A点输出高电平，因此无人时，无论温度高低电路都无法工作，所以只需要在D点一直输入高电平即可，可知A和D之间加一个正向二极管，可以实现电路功能。具体电路如图所示。
7.(1)C
(2)如图所示
(3)如图所示
(4)BE
解析　(1)草坪湿度为39%时，系统可能正在加湿，或者处于不加湿状态，即电机工作状态无法确定。
(2)根据双比较器接线，可列出输入输出表格。温度适宜时，F＝0，三极管VT导通。
IC1 IC2 F
高于35高 1 0 1
5～35度 0 0 0
低于5度 0 1 0
由表可知，IC1控制上限，IC2控制下限。且对应的逻辑门为或门。
(3)当湿度低于38%时，RS阻值大，U＋小，使U＋(4)电路存在问题，下限准确，上限过大。①要把上限调低，Rt变大，使IC1的U＋变小，即U－也要变小，所以把Rp2滑片下移。②要把Rt变大，所以要把Rp1调大，但是上下限温度都调低了，所以要重新把下限调高，即Rp3滑片上移。
8.(1)A　(2)A
(3)如图所示
(4)如图所示(共72张PPT)
考向三　比较器、逻辑门电路
目 录
CONTENTS
真题演练
01
考向预测
02
真题演练
1
1.(2021·6月浙江选考)如图所示是小明设计的窗帘自动控制电路(暂不考虑电机如何自动停止)。当环境光线强度介于上限和下限之间时打开窗帘(通过电机的电流从“＋”到“－”)，当环境光线强度高于上限或低于下限时关闭窗帘(通过电机的电流从“－”到“＋”)。比较器功能：V＋＞V－时输出高电平，V＋＜V－时输出低电平。请完成以下任务：
(1)打开窗帘时，关于V5、V6状态分析正确的是(单选)________(在A.V5发光；B.V6发光；C.V5和V6同时发光；D.V5和V6交替发光中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)在环境光线强度介于上限和下限之间时，关于开关S功能分析正确的是(单选)________(在A.S接通时打开窗帘，断开时不确定是否关闭窗帘；B.S接通时关闭窗帘，断开时不确定是否打开窗帘；C.S接通时关闭窗帘，断开时打开窗帘；D.S接通时打开窗帘，断开时关闭窗帘中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)若要使控制窗帘的环境光线强度上限不变、下限更低，合理的措施是(单选)________(在A.增大R1的阻值；B.增大R2的阻值；C.Rp1触点下移；D.Rp2触点下移中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)小明准备用555芯片来代替题图虚线框中的电路，555芯片的功能如表所示。请在下图虚线框中完成电路连线，实现原有的控制功能，要求A点与B点不能直接相连。
555功能表
答案　(1)A　(2)C　(3)D　(4)如图所示
以下为等价答案：
解析　(1)当窗帘打开时，电机的电流从“＋”到“－”，触点J1－1和J1－2接通，继电器J1吸合，J2释放，所以三极管V4饱和导通，发光三极管V5发光。(2)在环境光线强度介于上限和下限之间时，S接通，C将输出高电平，D将输出低电平，二极管V1V2与R3组成或门，所以F点为高电平，推出V3饱和导通，J2吸合，窗帘关闭；接着再将S断开，此时环境光线强度介于上限和下限之间，按照题意，窗帘应该打开。(3)当F出高电平时，窗帘关闭。存在两种情况，第一种：C出高电平，D出低电平，此时光线过强；第二种：C出低电平，D出高电平，此时光线过弱。若光线介于上下限之间时，F出低电平，此时C出低电平，D也出低电平。根据以上的分析推断，C出高时光线过强，C与上限有关；D出高时光线过弱，D与下限有关，且单独调节Rp1或Rp2时，只能影响上限或下限。因此，选项中只有调节Rp2的D选项成立。
光线强度 过强 过弱 上下限之间
C 1 0 0
D 0 1 0
F 1 1 0
J2(关闭窗帘) 1 1 0
J1(打开窗帘) 0 0 1
(4)555芯片的3脚能出高电平和低电平，但题目要求A和B不能直接相连，所以不能将它们都接在3脚上。当3脚出低电平时，7脚也接地，相当于低电平，所以可以将A接7脚，B接3脚。输入部分F的电位相同，所以它们可同时连2脚和6脚。
2.(2022·1月浙江选考)小明针对《技术与设计2》中的伸缩晾衣架(图a)设计了实验电路(图b)，要求当传感器检测到光线较弱或下雨时，V3发光，表示将晾衣架移入阳台；当传感器检测到光线较强且不下雨时，V4发光，表示将晾衣架移出阳台。请完成以下任务：
图a
图b
(1)小明设计的实验电路的控制方式属于(单选)________(A.开环电子控制；B.闭环电子控制)；
(2)用光敏电阻Rg检测光照强度，用湿敏电阻RS检测潮湿程度(湿度增大阻值减小)，要实现上述控制功能，图b虚线框处正确的输入回路是(单选)________；
(3)小明准备用继电器来控制电机正反转，要求V3发光时，电机正转(电流由＋到－)；V4发光时，电机反转(电流由－到＋)。请你在虚线框内画出三极管驱动继电器工作的电路，要求三极管采用共发射极接法，标注J1，J2；
(4)小明在活动室搭建实验电路时发现没有或非门芯片，准备用二极管、电阻和比较器重新设计电路，实现同样的功能。小明画出了部分电路，请你在虚线框内用1个比较器和2个电阻补全电路。
答案　(1)A　(2)C　(3)如图所示
(4)如图所示
解析　(1)该控制系统输入量是检测到的光照和湿度信号，输出量是晾衣架的伸缩，不存在反馈，故属于开环电子控制。
(2)光线较弱或下雨时V3发光，即A，B都为低电平，Rg和Rs均为负系数元件。故选C。
(3)本题考查三极管的应用及其共发射极接法。根据题意，V3发光时，或非门输出低电平，电机正转，此时J1应吸合，故应选用PNP三极管驱动继电器J1。V4发光时，或非门输出高电平，电机反转，此时J2应吸合，故应选用NPN三极管驱动继电器J2。采用共发射极接法时，应将继电器接在三极管的集电极上。答案如答案图所示。
(4)两个二极管和下方电阻构成了或门关系，故虚线框内应该缺一个非门电路。即将或门输出接比较器反相端，另外两个电阻用来提供参考电势接入同相端，如答案所示。
3.(2023·1月浙江选考)如图所示是小明设计的具有快慢充功能的电池充电电路。E是充满电压为1.5 V的充电电池，快慢充转换的基准电压设定为1.42 V。当电池快充到1.42 V后，转换为慢充；两个发光二极管分别指示快充和慢充状态。请完成以下任务：
(1)根据电路原理分析，快充状态指示灯是(单选)________；
A.VD1 B.VD2
(2)小明搭建了电路并通电测试，当IC1的输出为低电平时， VD1、VD2同时发光，无法正确指示快充与慢充状态，可能的原因有(多选)________；
A.R1阻值偏大 B.R1阻值偏小
C.R4阻值偏小 D.R4阻值偏大
(3)小明在对题图电路的测试中发现电池充满后还保持充电状态，可能会造成安全隐患，于是决定改进电路，使电池充到1.5 V后能自动停止充电。小明画出了部分电路，请在虚线框中连接给定的元器件，将电路补充完整；
(4)小明还发现电源电压波动时，会导致快慢充转换的基准电压也发生波动。为了稳定基准电压，需要在题图的基础上进行改进，请在虚线框中连接给定的元器件(二极管为硅管)，将电路补充完整。
答案　(1)B　(2)AC
(3)如图所示
(4)如图所示
解析　(1)当电池电压小于1.4 V时，IC1输出为低电平，三极管VT1饱和导通，VD1不会发光，只有VD2发光。答案为B。(2)若R1很大，R4很大，则三极管VT1不能饱和，会导致电流通过R2、VD1、DV2、R5，再通过电池回到电源负极，VD1、VD2同时发光。故答案为AC。(3)IC2及电阻R8构成区间控制，三极管工作在开关状态，当IC2输出高电平时，三极管饱和导通，此时应该对应电池还未充满电，所以与电池相连的端子应该接IC2的反相输入端，与Rp2相连的端子接IC2的同相输入端。连线如答案。(4) 利用二极管钳位作用提供稳定电源，由于快慢充跳变电压在1.42 V，所以提供的稳定电源须在1.42 V以上，本题提供了三个二极管，串联后能提供稳定的2.1 V电压，满足题目要求。故可以将三个串联的二极管看成一个整体，再串联一个电阻后，与三个二极管并联即可得到稳定的2.1 V电源，然后通过可变电阻得到1.42 V的参考电位。具体连线如答案所示。
考向预测
2
1.(2023·4月稽阳联谊)小明发现班里的鱼缸换水很麻烦，为此设计了如图a所示的装置。该装置能实现清澈度检测、清澈度控制和提醒更换滤材等功能，电路如图b所示，电压比较器LM393的特性如表格所示。VD1发出的光线在暗环境中经过固定距离的水体照射到Rg上，以此检测水体的清澈度。请完成下列任务：
LM393特性
输入 输出
V＋＜V－ 接地
V＋＞V－ 悬空
(1)下列分析中，正确的是(单选)________；
A.VD2发光表示清澈度很高，VD3发光表示清澈度很低
B.VD2发光表示清澈度很低，VD3发光表示清澈度很高
(2)VD4发光表示清澈度适中，请完成虚线框 1 中的电路连线，以实现该功能；
(3)当清澈度很低时，启动抽水泵M；当清澈度很高时，关闭抽水泵M；当清澈度适中时，抽水泵M保持上一个状态。请用不超过四个2输入或非门设计虚线框2的电路，实现上述功能；
(4)每次抽水泵M启动后，在设定时间内VD5不发光；若在设定时间内清澈度不能达标则VD5发光，提醒更换滤材。要实现上述功能，虚线框3中合理的电路设计是(多选)________。
答案　(1)B　(2)(3)如图所示　(4)BC
解析　(1)光线强时，Rg阻值小，输入端电位低，低于G2比较电位时，G2接地，VD3发光，此时表示水清澈度高。同理，光线弱，VD2发光，此时表示水清澈度低。
(2)在光线适中时，G1，G2都悬空，此时VD4才发光，故R2、R3并联驱动VT1，答案如图所示。
(3)光线强时，G2接地；光线弱时，G1接地；门电路作区间控制，故选用或非门触发器，触发信号为低电平，所以将输入信号经过非门变为高电平触发信号。根据题目逻辑：清澈度低时，M运行，三极管VT2基极输入低电平，此时G1输出低电平，就可以判断触发器输出脚的连线了。
(4)当VT3断开时，VT4延时出1。有两种可能：电容充电延时，即为B选项；另一种是电容放电延时，即为C选项。
2.(2023·3月温州二模)如图a所示是小明设计的房间湿度控制电路图。功能如下：若房间湿度低于下限设定值时，系统启动电动喷雾器M给房间增加湿度；若房间湿度高于上限设定值时 ，电动喷雾器M停止工作。请根据要求完成下列各题。
图a
(1)可通过(单选)________调节湿度下限设定值；
A.Rp1 B.Rp2
(2)当继电器吸合时，A、B两点的电平可能为(多选)________；
A.高电平、低电平 B.低电平、高电平
C.高电平、高电平 D.低电平、低电平
(3)发现湿敏电阻Rs1损坏，请你重新设计输入电路部分，实现当Rp1调大时，湿度上限升高，湿度下限降低的功能，在图b虚线框1内完成连线；
图b
(4)电动喷雾器的水箱里增加水位检测器(有水时输出高电平，缺水时输出低电平)，要求水箱有水并且湿度低才启动电动喷雾器。请在图c虚线框2内完成连线。
图c
答案　(1)B　(2)BC　(3)如图所示
(4)如图所示
3.如图所示的家用交流电过压、欠压保护电路，Ui是由家用交流电压转换而成的直流电压，交流电压越大，Ui越大，超过安全电压，称为过压；交流电压越小，Ui越小，低于安全电压，称为欠压。若家用交流电压发生过压、欠压时，继电器释放，常开触点断开，发光二极管发光；当家用交流电压在安全电压范围内时，继电器吸合，常开触点闭合，发光二极管不发光。其中Rp1 调节过压设定值，Rp2 调节欠压设定值。初始状态下，继电器J吸合。根据描述请完成以下任务：
(1)请在下图补全虚线框1中的逻辑关系对应的波形图；
(2)若要使过压的设定值调大，欠压的设定值不变，合理的措施是(单选)________；
A.调小Rp3 B.Rp1 上移 C.Rp2 上移
(3)在虚线框 2 中补画 1 个普通二极管和一个继电器，并在合适的端口连线，实现电路功能。555 的 3 脚和 7 脚只能控制发光二极管和继电器中的其中 1 个；
答案　(1)如图所示　(2)B
(3)如图所示　(4)C
4.(2023·4月杭州统测)小明设计了如图a所示的某儿童玩具电动车超速模拟指示电路，不同速度情况下测速编码模块输出端A、B、C输出相应的高、低电平信号(如表1)。根据电路图及表格，请完成以下任务：
图a
速度v(km/h) 输出信号
A B C
0＜v≤3 0 0 1
3＜v＜5 0 1 0
v＝5 0 1 1
5＜v＜7 1 0 0
v＝7 1 0 1
7＜v＜8 1 1 0
V＝8 1 1 1
表1
(1)当速度达到5 km/h或超过5 km/h时，发光二极管LED1亮，当速度达到8 km/h时，发光二极管LED2亮。请在虚线框1中用最少数量的二输入逻辑门完成电路设计；
(2)儿童玩具电动车速度达到8 km/h时，可能会出现危险情况，因此小明对电路进行了改进，当速度达到8 km/h时，将控制电动车驱动电机M停止转动，请在图b虚线框2和虚线框3中完成该电路连线；
图b
(3)小明发现当电动车速度达到8 km/h时，电机停止转动，速度降至8 km/h以下时，电机又重新启动，存在安全隐患。于是小明对电路进一步改进，当速度达到8 km/h时，电机停止转动，只有当电路重新启动，电动车才能正常运行。请在图c虚线框4中用一个合适的三极管及一个电阻完成该电路设计；
图c
(4)设计完成后，小明在调试过程中发现：当电动车速度达到8 km/h时，发光二极管LED2亮且电机始终在转动。可能的原因是(多选)________。
A.继电器线圈烧毁
B.常开触点没连上
C.常闭触点没连上
D.常开常闭触点连在一起(并联)
答案　(1)(2)(3)如图所示
(4)AD
5.为响应能源“双控”政策，小明用所学的通用技术知识设计了控制空调工作的简易电路，如图1所示，当室外温度高于3 ℃时，空调始终不工作；当室外温度低于3 ℃且室内温度低于10 ℃时，空调开始工作，室温升至16 ℃时，空调停止工作。继电器吸合时，空调工作(工作电路未画出)，Rt1和Rt2为负温度系数的热敏电阻，比较器的输入输出关系为：V＋＞V－，输出高电平；V＋＜V－，输出低电平，VT1工作在开关状态。请完成以下任务：
(1)当室外温度低于3 ℃时，A点为(单选)________；
A.高电平 B.低电平 C.无法确定
(2)为实现控制目的，请你帮助小明完成虚线框1内的连线设计；
(3)为实现控制目的，请你选择一个合适的三极管并接入虚线框2内的三个端口，要求三极管只有导通(饱和或放大)与截止两种状态；
(4)小明调试时发现，当室外温度低于3 ℃且室内温度低于10 ℃时，无论教室有没有人，空调都会进入工作状态，于是他对原电路进行改进，添加人体检测器，如图2所示，只有当室内人数不少于6人时，空调才会工作，此时人体检测器输出高电平，否则输出低电平。请你用两个3输入与非门设计虚线框3内的电路，实现上述功能。
答案　(1)A　(2)(3)如图所示
(4)如图所示
6.(2023·10月杭州某重点中学)小明设计了如图所示的饮水机内胆温度控制系统。当温度低于下限时，发光二极管VD亮，模拟加热装置加热；当温度高于上限时，发光二极管VD灭，模拟加热装置停止加热。其中Rt是热敏电阻。请完成以下任务：
(1)若Rp3滑动触头下移，下列分析中正确的是(单选)________；
A.只有温度上限设定值变小
B.只有温度下限设定值变小
C.温度上限和下限的设定都变小
(2)调试时发现，发光二极管VD始终不亮，下列原因分析中可能的是(单选)
________；
A.Rt短路 B.Rp2短路 C.R1短路
(3)调试成功后，小明准备接入继电器和加热装置，其中继电器常开触点闭合时，加热装置加热。三极管和继电器的底部视角图如图所示。请你在虚线框1内将继电器的控制电路部分连线，实现电路功能；
(4)试验过程中不慎将四2输入或非门损坏，小明重新设计了如图所示的电路。为了优化电路功能，增加了人体检测模块IC，实现有人的时候，饮水机才能实现温控功能，没有人的时候，不加热。其中有人时，IC输出低电平，没有人时，IC输出高电平。请你在虚线框2内补画3个二极管并连线，实现电路功能。
答案　(1)C　(2)B　(3)如图所示
(4)如图所示
解析　(1)根据电路可知，当温度低时，VD发光，可知电压比较器上面输入高电平，下面的电压比较器输入低电平，或非门组成的触发器是低电平保持，可知上面的电压比较器控制下限，下面的控制上限。可以推出R得正特性的热敏电阻。因此Rp3滑动触头下移时，对温度上下限都有影响，C正确；
(2)VD始终不亮，如果Rp2短路，上面的电压比较器输出一直是低电平，所以无法实现点亮VD，因此选B；
(3)由电路图可知，输出是高电平，所以选择NPN型三极管，电路连线如图所示。
(4)由电路可知，温度低时，A、B、C输出为0、1、0，继电器吸合加热，由右侧电路可知，当E输入高电平时，VT1和VT2形成自锁，因此B与E之间加一个正向二极管；当温度达到上限时，C出高电平，当D输入高电平时解锁，所以C和D之间加上一个正向二极管，当无人时，A点输出高电平，因此无人时，无论温度高低电路都无法工作，所以只需要在D点一直输入高电平即可，可知A和D之间加一个正向二极管，可以实现电路功能。具体电路如图所示。
7.(2023·11月暨阳联考) 曲棍球比赛场地的最佳含水量要求在38%～40%之间，因此亚运会曲棍球专用场地的草坪下装有十多个传感器，采集草坪根部温度、湿度等数据，以科学养护草坪。如图所示是一组简易浇灌控制电路图，SW为模式切换联动开关。在日常养护模式下，温度高于35 ℃或者低于5 ℃时，不浇灌，只有在温度适宜时，才进行浇灌；在比赛保水模式下，湿度传感器检测当前的草坪湿度，若低于38%，则开启浇灌装置，直到湿度达到40%，浇灌装置停止工作。其中Rt为负系数热敏电阻，Rs为负系数湿敏电阻；IC1、IC2、IC3为比较器，V＋＞V－时，输出高电平；V＋＜V－时，输出低电平。请完成以下任务：
(1)在日常养护模式中，当前的草坪湿度为39%，此时M的工作状态是(单选)________；
A.停止工作 B.浇灌状态 C.无法确定
(2)请根据电路功能，在虚线框1中选用1个合适的逻辑门，将电路补充完整；
(3)为了保持湿度控制在38%～40%范围，现利用继电器J的另一组常开触点J－2和一个电阻R，请在虚线框2中选择合适的端子，将电路补充完整；
(4)调试电路时，发现温度低于5 ℃时，M不工作，但高于35 ℃，直到37 ℃时，M才停止浇灌，以下调节可行的是(多选)________。
A.Rp1调小 B.Rp2下移 C.Rp3下移
D.Rp1调大，Rp2下移 E.Rp1调大，Rp3上移
答案　(1)C (2)如图所示
(3)如图所示
(4)BE
解析　(1)草坪湿度为39%时，系统可能正在加湿，或者处于不加湿状态，即电机工作状态无法确定。
(2)根据双比较器接线，可列出输入输出表格。温度适宜时，F＝0，三极管VT导通。
IC1 IC2 F
高于35高 1 0 1
5～35度 0 0 0
低于5度 0 1 0
由表可知，IC1控制上限，IC2控制下限。且对应的逻辑门为或门。
(3)当湿度低于38%时，RS阻值大，U＋小，使U＋(4)电路存在问题，下限准确，上限过大。①要把上限调低，Rt变大，使IC1的U＋变小，即U－也要变小，所以把Rp2滑片下移。②要把Rt变大，所以要把Rp1调大，但是上下限温度都调低了，所以要重新把下限调高，即Rp3滑片上移。
8.如图a所示是小明设计的通用技术实验室风扇降温控制电路，温度高时，风扇启动降温，直至降到合适温度。比较器的功能：当V＋>V－时输出高电平，当V＋(1)小明用数字式万用表检测电路，测得V2的c、e端电压显示为－0.3 V，此时三极管V2工作状态应处于图b中________区；
(2)小明把R2换成一个阻值更大的电阻，则下列说法正确的是(单选)________；
A.下限温度升高 B.上限温度升高
(3)小明调试电路时，发现V1损坏，请帮助小明利用继电器J－2触点代替V1，实现原电路功能(三极管采用共发射极接法)，在图c虚线框1处将电路图补画完整；
(4)为了节能、室内排湿，小明对电路进行了下列优化改进，增加人体检测电路，有人时输出为低电平，无人时输出高电平；增加湿度检测电路，湿度大时，输出高电平，湿度小时，输出低电平。实现如下功能：实验室内有人时，室内高湿或者高温，风扇转动工作；实验室内无人时，风扇不工作。请帮助小明利用1个四二输入或非门集成门电路，在图d虚线框2中，采用逻辑电路，实现上述功能。
答案　(1)A　(2)A
(3)如图所示
(4)如图所示

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