Pour essayer de résumer et de répondre à la question initiale :
En théorie, oui la même scène photographié par 2 appareils avec les même paramètres d'expo (Ouverture/vitesse/Iso) devrait aboutir à la même exposition quelque soit la focale et le capteur.
Mais dans les fait quelques paramètres "de la vie réelle" peuvent venir perturber ce beau tableau.

Comme l'a fait remarqué FO854, un objectif n'est pas parfait et les lentilles "bouffent" un peu de lumière et donc on a inventé une notion "l'ouverture photométrique". L'ouverture qu'on a l'habitude d'utiliser est l'ouverture géométrique (notée f: ou f/), dans le domaine du cinéma on utilise plus couramment l'ouverture photométrique (Notée T: ou t/)
voir par exemple Canon CN-E135mm T2.2 L F - Cine Lenses - Canon France qui parle du 135 T:2.2 à rapprocher du 135 f/2 en photo.
Les 2 notions sont pertinentes l'ouverture géométrique donne des infos sur la pdc alors que l'ouverture photométrique donne des infos sur l'expo.

Une autre imperfection peut changer (sur les bords) l'expo c'est le vignetage qui va sous exposer les coins de l'images et donc en toute rigueur modifier l'expo du capteur. (c'est pas forcement neutre car quand on veut récupérer un vignetage important sur un capteur, il y a un risque de remonter le bruit)

Un autre facteur de différence est la "largesse" que peuvent s'accorder les constructeurs sur les valeurs ISO, sur certains APN les valeurs ISO sont optimistes (on va dire ça comme ça)

Par contre ceci ne vaut que pour l'expo parce que pour la PDC, c'est pas du tout la même chose (en plus compliqué)

jip