解题思路：根据同类项的定义判断x3和x2不是同类项，不能合并；根据单项式除以单项式法则求出后即可判断B；根据同底数的幂的乘法求出即可判断C；根据幂的乘方求出后即可判断D．
A、x3+x2=x3+x2，故本选项错误；
B、3x3÷x=3x2，故本选项错误；
C、x4•x2=x6，故本选项错误；
D、（x3）2=x6，故本选项正确；
故选D．
点评：
本题考点： 整式的除法；合并同类项；同底数幂的乘法；幂的乘方与积的乘方．
考点点评： 本题考查了同类项的定义，单项式除以单项式法则，同底数的幂的乘法，幂的乘方等知识点，主要考查学生的计算能力和辨析能力，题目比较典型，是一道比较好的题目．