解:$(1)$由列车时刻表可知,由重庆北到成都的路程为$s=300\ \mathrm {km}$,时间为$t=10∶10-7∶40=2\ \mathrm {h}30\mathrm {\mathrm {min}} =2.5\ \mathrm {h}$;
由速度公式得:所求的平均速度为$v=\frac {s}{t}=\frac {300\ \mathrm {km}}{2.5\ \mathrm {h}}=120\ \mathrm {km/h}$;
$(2)$设列车的长度为$L$,隧道的长度$L_0=2000\ \mathrm {m}$,则列车以速度$v_1=72\ \mathrm {km/h}=20\ \mathrm {m/s}_{用时}t_1=2\mathrm {\mathrm {min}} =120\ \mathrm {s} $完全通过隧道应驶过的路程为$s_1=L+L_0$,
由$v=\frac {s}{t}$可得:$s_1=L+L_0=v_1\ \mathrm {t}_1=20\ \mathrm {m/s}×120\ \mathrm {s}=2400\ \mathrm {m}$,则$L=s_1-L_0=2400\ \mathrm {m}-2000\ \mathrm {m}=400\ \mathrm {m}$;
列车全部在隧道中运行时,需要行驶的路程为$s_2=L_0-L=2000\ \mathrm {m}-400\ \mathrm {m}=1600\ \mathrm {m}$,仍以速度$v_1=20\ \mathrm {m/s}_{运行}$,
则运行时间$t_2=\frac {s_2}{v_1}=\frac {1600\ \mathrm {m}}{20\ \mathrm {m/s}}=80\ \mathrm {s}.$