我認為這個問題是最主要是由“送氣問題”造成的，而不是“清濁問題”。漢語中沒有清濁對立，只有送氣與否對立。英語音系中預設的對立是清送氣和濁不送氣，而清不送氣是清送氣的音位變體。背景知識先鋪墊一下。

cab中由於末尾是不送氣濁音（雖然音節末可能清化），而母音也可以把它理解為是濁音（聲帶振動），在從母音過渡到音節末子音時，聲帶保持振動。而正是聲帶振動，才能發出明顯的聲音，即“人聽起來覺得在發音的時間”。

cap中由於末尾是送氣清音，從母音過渡到音節末子音時，其實會存在一個“清母音”的階段，即只有氣流透過，不引起聲帶振動，所以聽得很不明顯。（如果對日語有了解，想想し中的母音聽起來是怎樣的，是不是響度很低）即便兩者發音時間理論上是相同的，但聽起來就會後者比前者短一點。

上世紀60年代就有研究者發現，在很多語言中，母音的長短會受到母音後子音的影響。具體來說就是題主發現的這樣：如果母音後是濁子音，母音會更長；如果母音後是清子音，母音會更短。(Delattre, 1962)

Klatt (1976: 1214) 給出的解釋是：

... is probably a result of the natural tendency to make a slightly early glottal opening gesture for a postvocalic voiceless consonant in order to insure that no low-frequency voicing cue is generated during the obstruent.

簡單闡述一下這段話。

濁音（母音和濁子音）和清音的區別是：前者有聲帶振動、後者沒有。在/kæb/中，/æ/和/b/都是濁音，所以聲帶的振動是持續的。而在/kæp/中，/p/是清音，所以在由/æ/到/p/的過渡中，聲門需提前開啟，停止聲帶振動，以免聽者誤以為/æ/後的子音是濁音。

（不知道後續研究有沒有給出新的解釋，這個回答就當是拋磚引玉了）

其實，影響音段（segment）時長的因素還有很多，比如一段話中的最後一句話會更長、一句話中的最後一個詞會更長、加重的詞和新詞會更長……有興趣的話可以讀一讀Klatt (1976)，比較經典的一段話。

References:

Delattre, P. (1962). "Some Factors of Vowel Duration and their Cross-Linguistic Validity," J. Acoust. Soc. Am. 34, 1141-1143.

Klatt, D. H. (1976). "Linguistic Uses of Segmental Duration in English: Acoustic and Perceptual Evidence," J. Acoust. Soc. Am. 59, 1208-1221.