答案：D

题目分析：根据合并同类项，幂的乘方和积的乘方，单项式的除法运算法则逐一计算作出判断：

A．2a和3b不是同类项，不可合并，故选项错误；

B．3x²y－2x²y＝x²y，故选项错误；

C．(2 a²)³＝8a⁶  ，故选项错误；

D．5x³÷x²＝5x，故选项正确。

故选D。