某游乐场的游乐装置可简化为如图所示的竖直面内轨道
,左侧为半径
的光滑圆弧轨道
,轨道的上端点B和圆心O的连线与水平方向的夹角
,下端点C与粗糙水平轨道
相切,
为倾角
的光滑倾斜轨道,一轻质弹簧上端固定在E点处的挡板上。现有质量为
的小滑块P(可视为质点)从空中的A点以
的初速度水平向左抛出,恰好从B点沿轨道切线方向进入轨道,沿着圆弧轨道运动到C点之后继续沿水平轨道
滑动,经过D点(不计经过D点时的能量损失)后沿倾斜轨道向上运动至F点(图中未标出),弹簧恰好压缩至最短。已知C、D之间和D、F之间距离都为
,滑块与轨道
间的动摩擦因数为
,不计空气阻力。求: