Правильно: одна две тысячи пятисотая секунды. Это порядковое числительное, а у составных порядковых числительных склоняется только последнее слово, остальные слова не изменяются. Например: двадцать первый день, пятьсот сороковой посетитель.

Существительным километр управляет слово тысяча, которое по своим грамматическим свойствам является существительным. Форма управляемого существительного во всех сочетаниях с главным словом тысяча сохраняется: тысяча километров, в тысяче километров, в двух тысячах километров, двумя тысячами километров, но в двух километрах, двумя километрами (два — числительное, а в формах косвенных падежей числительное согласуется с существительным, а не управляет им). О грамматических свойствах числительных и слов тысяча, миллион, миллиард и т. п. можно прочитать в учебниках русской грамматики, например в учебнике Е. И. Литневской на нашем портале.

Действительно, верно: Пермь – один из 12 российских городов... Числительное один образует словосочетание с существительным город.

В тех случаях, когда числительное приводится в числовой форме, существительным управляет дробная часть: 6,5 месяца. Ср. словесную форму: шесть с половиной месяцев. 
 

Корректное прочтение фразы: проживание более чем в восьми тысячах пятистах отелях (с существительным отель сочетается количественное числительное пятьсот — последняя часть составного числительного). То же и с цифровой записью: проживание более чем в 8500 отелях.

Таковы правила склонения числительных: порядковое числительное 2000-й является сложным, а 2002-й — составным. 

Прежде всего обратим внимание, что знак препинания, о котором Вы спрашиваете, называется тире (дефис — это другой знак, и он относится к сфере орфографии). Что касается постановки тире в приведенном примере, то оно здесь действительно нужно, и действительно потому, что в частях предложения пропущены сказуемые. Обратите внимание, что последнее числительное нужно записать с наращением (при нем нет слова год): ...история, рассказанная Антоном Павловичем Чеховым, — в 1889 году, а торжество, описанное Михаилом Михайловичем Зощенко, — в 1933-м.

Падежную форму (в этом случае — родительного падежа) определяем по существительному, с которым количественное числительное согласуется.

Результат равен 24 баллам и только баллам в любом количестве, кроме случаев, когда употребляется количественное числительное один (результат равен одному баллу, двадцати одному баллу и т. д.).

Если из нескольких сов осталась одна — числительное. Если из всех побывавших у норки птиц осталась только сова — частица.