Не надо сравнивать поиск в массиве по значению и по ключу. Нет никакого сюрприза в том, что поиск по значению (который последовательно перебирает все значения) оказывается медленнее чем поиск по ключу (который оказывается хеш таблицей). Соответственно «500 раз» будет тем больше, чем больше элементов в массиве.