解题思路：分别根据合并同类项法则以及完全平方公式和整式的除法以及积的乘方分别计算得出即可．
A、a3+a2=a5无法运用合并同类项计算，故此选项错误；
B、（3a-b）2=9a2-6ab+b2，故此选项错误；
C、a6b÷a2=a4b，故此选项错误；
D、（-ab3）2=a2b6，故此选项正确．
故选：D．
点评：
本题考点： 完全平方公式；合并同类项；幂的乘方与积的乘方；整式的除法．
考点点评： 此题主要考查了完全平方公式以及积的乘方和整式的除法等知识，熟练掌握运算法则是解题关键．
解题思路：分别根据合并同类项法则以及完全平方公式和整式的除法以及积的乘方分别计算得出即可．
A、a3+a2=a5无法运用合并同类项计算，故此选项错误；
B、（3a-b）2=9a2-6ab+b2，故此选项错误；
C、a6b÷a2=a4b，故此选项错误；
D、（-ab3）2=a2b6，故此选项正确．
故选：D．
点评：
本题考点： 完全平方公式；合并同类项；幂的乘方与积的乘方；整式的除法．
考点点评： 此题主要考查了完全平方公式以及积的乘方和整式的除法等知识，熟练掌握运算法则是解题关键．