1. (2020·烟台) 如图甲所示是小明“探究电流与电压、电阻的关系”的实验电路图。选用的实验器材是：电源（3V）、电流表（0～0.6A）、电压表（0～3V），定值电阻R₁＝5Ω、R₂＝10Ω、R₃＝20Ω，滑动变阻器（40Ω 2A）、开关、导线若干。

1. （1） 探究电流与电压关系：

   ①探究电流与电压的关系时，要保持不变，采用的科学方法是；

   ②小明在实验中进行多组数据测量的目的是什么？

   ③小明选用5Ω和10Ω的两只电阻分别进行实验后，由实验数据画出的图象如图乙所示，其中M图象对应的是哪只电阻？由M图象得到的实验结论是什么？

3. （2） 探究电流与电阻的关系：

   ①小明在实验中，首先确定一个保持不变的电压值U，当AB间的电阻R由5Ω换成10Ω时，闭合开关，应将滑动变阻器的滑片向（选填“a”或“b”）移动，才能使电压表示数变为U；

   ②当AB间换接20Ω的电阻时，小明无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数都无法达到U。请你告诉他，为完成实验，U的取值范围是。