如图所示为某种游戏装置,在同一竖直平面内有大圆圆弧轨道、小圆轨道和缓冲装置固定在水平面上,两个圆轨道均与水平面平滑连接且前后错开,缓冲装置中的轻质弹簧右端固定于竖直墙面上,弹簧原长时左、右两端点对应于平面上的点E、F,小球压缩弹簧的距离不超过
时,缓冲装置可正常工作。游戏时把一质量为m的小球(视为质点)从同一竖直平面某点以初速度
水平抛出,恰好从B点沿切线方向进入半径为
的大圆圆弧轨道,视为游戏成功。某次游戏中,小球以
从A点水平抛出,游戏成功,并经最低点C进入半径为r小圆轨道,离开圆轨道后沿水平面继续向前运动并压缩弹簧,直至小球速度减为0时弹簧的压缩量
。已知
两点等高,圆轨道最低点至竖直墙面间总长度
, 弹簧原长
, 轨道的
段粗糙,其余均光滑,小球与轨道
段之间的动摩擦因数
, 弹簧的弹性势能
与形变量的平方成正比。求: