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，滑动变阻器（40 2A）、开关、导线若干。

（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小明选用5和10的两只电阻分别进行实验后，由实验数据画出的图像如图乙所示，其中M图像对应的是哪只电阻？_________ ，由M图像得到的实验结论是_____________；
（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5换成10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20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_________。