Certamente existem diferenças. Especificamente em relação ao limão há diferenças não só no sabor, porque o azeite de oliva é aromatizado com as raspas de um limão, mas também na acidez. Suco de limão é muito ácido, o azeite não é. Há muitas ocasiões em que é completamente inapropriado adicionar um ácido.
Uma comparação melhor seria, em vez disso, azeite de oliva infundido com limão, comparado ao azeite de oliva e às raspas de limão. Ainda haveria uma diferença, mas seria menos perceptível. O azeite infundido teve mais oportunidade de capturar os compostos de sabor solúveis em gordura nas raspas de limão, no entanto os compostos de sabor que não são solúveis em gordura serão perdidos para sempre.
Esse é geralmente o trade-off quando se trata de qualquer óleo infundido. Você obterá muitos compostos de sabor solúveis em gordura, mas perderá os compostos de sabor solúveis e não gordurosos.
Quanto à diferença de uso no caso do azeite e suco de limão, sim, definitivamente. Você não pode sempre adicionar ácidos aos alimentos. No caso das raspas de limão, além da ligeira diferença de sabor, há também uma diferença de textura. Claro, se você quer algo muito suave, pedaços de entusiasmo não seria uma coisa boa. Além disso, não realmente.
Todas essas diferenças ainda se aplicam tanto em preparações cozidas quanto cozidas.