分析:根据同底数幂相乘,底数不变指数相加;合并同类项,只把系数相加减,字母与字母的次数不变;同底数幂相除,底数不变指数相减;积的乘方,等于把积的每一个因式分别乘方,再把所得的幂相乘,对各选项分析判断后利用排除法求解.
解答:解:A、a2•a3是同底数幂的乘法,等于a5,正确,
B、2a2+3a2是合并同类项,正确,
C、a3÷a2是同底数幂的除法,正确,
D、(3a2b)2是积的乘方,应等于9a4b2,故本选项错误.
故选D.
点评:本题考查了整式运算的多个考点,包括合并同类项、同底数幂的乘法和除法,需熟练掌握且区分清楚,才不容易出错.