时针和分针在下列哪一时间段内重合过一次：

参考解析：

解法一：第一步，本题考查钟表问题。
第二步，辨析选项，A选项，5点30分时，分针指向6，时针指向5和6之间，从5点30到6点，时针与分针之间角度变大，故没有出现重合；B选项，7点时，分针指向12，时针指向7，从7点到7点30分，时针和分针之间角度变小，但是没有出现重合；C选项，8点时，分针指向12，时针指向8，从8点到8点30分，时针和分针之间角度变小，但是没有重合；D选项，9点30分时，分针指向6，时针指向9和10之间，从9点30分到10点，时针和分针角度变小，会出现重合一次。
因此，选择D选项。
解法二：
第一步，本题考查钟表问题。
第二步，在钟表问题中，时针和分针出现重合可以看成是追及问题，即分针追上了时针。根据追及公式“追及距离＝（大速度－小速度）×追及时间”，结合选项可得，追及角度＝（6－0.5）×30＝165°，即要想保证30分钟追上，只要确定分针到时针的初始角度小于165°即可。
第三步，观察每个选项
A选项， B选项
C选项 ，D选项
只有D选项分针到时针的初始角度小于165°。
因此，选择D选项。