この質問 によると 、MySQLでのタプルのサポートは最適化されていません。 @ O.Jonesがコメントに書いているように、MySQLのクエリプランナーは非常に複雑な獣であり、すべきものです。 仕事は必ずしもあなたが期待するように振る舞うとは限りません。
最初のwhere句dept_id in (101, 103)があるため、2番目のクエリの方が高速だと思います。 タプルを使用する2番目の検索スペースを削減します。クエリオプティマイザはすべき これは自動的に行いますが、少なくともあなたの例ではそうしません。
INを信じていません 句が問題です。テーブル全体をスキャンし、使用可能なインデックスを使用していないのはタプル比較です。