Faits: A. J._ a été engagé en qualité d'assistante de direction par la société X._ SA le 1er juin 2008. Le 29 août suivant, l'employeur a résilié son contrat de travail pour le 30 septembre 2008. La prénommée a présenté une demande d'indemnité de chômage dès le 1er octobre. Le 1er novembre 2008, J._ a été victime d'un accident alors qu'elle circulait en voiture avec ses deux enfants sur l'autoroute en direction de Y._. Elle se trouvait sur la voie de dépassement, quand une voiture s'est rapprochée à vive allure derrière elle en la talonnant de très près; après qu'elle se fut déplacée sur la voie de droite, cette voiture s'est rabattue à courte distance devant elle et a brusquement freiné l'obligeant à entreprendre à son tour un freinage d'urgence; afin d'éviter le choc, J._ a donné un coup de volant à gauche puis à droite, et perdu la maîtrise de son véhicule, qui a percuté le talus longeant le bord droit de la chaussée et s'est arrêté derrière la glissière. Le conducteur de l'autre voiture ne s'est pas arrêté et a poursuivi sa route. Aussitôt, J._ a ressenti des douleurs à la nuque, des céphalées et des vertiges. Elle a eu plusieurs contusions (notamment aux genoux) mais pas de plaies ouvertes. Ses enfants n'ont pas été blessés. Le lendemain de l'accident, elle s'est rendue à l'hôpital où des contrôles ont été effectués. Elle a été déclarée incapable de travailler. Un examen IRM du 5 novembre 2008 a pu exclure une lésion traumatique cervicale (osseuse ou ligamentaire), une luxation ou subluxation facettaire, de même qu'une hernie discale ou une myélopathie. Initialement, c'est la Caisse nationale suisse d'assurance en cas d'accidents (CNA) qui a pris en charge le cas. Dans un rapport médical intermédiaire du 6 février 2009, le docteur S._, médecin traitant, a fait état d'un traumatisme cervico-brachial et d'un trouble dépressif majeur, en précisant que sa patiente avait présenté des symptômes dépressifs quelques mois avant l'accident dont elle avait été considérée comme guérie. Mandaté par la CNA, le docteur U._, neurologue, a conclu que l'intéressée avait vraisemblablement subi une distorsion cervicale simple de degré II selon la Québec Task Force due à un mouvement d'extension-flexion forcé de la nuque, et un choc direct à la tête contre l'airbag et l'appui-tête; aux plaintes exprimées, typiques d'un tel traumatisme, venait s'ajouter une décompensation anxio-dépressive; il n'y avait pas de signe d'une atteinte structurelle majeure du système nerveux ou locomoteur (rapport du 16 mars 2009). A la demande de la CNA, une expertise technique, selon laquelle les symptômes persistants présentés n'étaient "plutôt pas explicables" par l'accident assuré, a également été versée au dossier (rapport biomécanique du 27 mai 2009). Par jugement du 16 juin 2009, le Tribunal de Prud'hommes de l'arrondissement de l'est vaudois a constaté que l'ancien employeur de J._ n'avait pas respecté les règles sur le délai de congé en cas de maladie - la prénommée avait été malade une semaine en septembre 2008 -, de sorte que la résiliation du contrat de travail prenait effet au 31 octobre 2008. A la suite de ce jugement, la CNA a transmis le dossier à la Bâloise Assurance (ci-après: la Bâloise), assureur-accidents de l'ex-employeur de l'assurée. Vu la persistance de l'incapacité de travail, la Bâloise a chargé le docteur U._ d'effectuer une seconde évaluation. Celui-ci a décrit une évolution défavorable essentiellement pour des motifs psychologiques; il suggérait une approche cognitivo-comportementale pour permettre une reprise progressive du travail (rapport du 17 août 2009). L'assureur-accidents a également demandé un rapport au docteur V._, psychiatre, qui avait examiné l'assurée en avril 2009 à la demande du médecin traitant (rapport du 30 octobre 2009). Par décision du 15 décembre 2009, confirmée sur opposition le 2 mars 2010, la Bâloise a supprimé ses prestations à compter du 1er décembre 2009. Elle a considéré que les troubles de l'assurée ne se trouvaient plus en relation de causalité avec l'accident de circulation, le statu quo sine ayant été atteint à cette date. B. Saisie d'un recours de l'assurée, la Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal vaudois l'a rejeté par jugement du 7 avril 2011. C. J._ interjette un recours en matière de droit public contre ce jugement dont elle requiert l'annulation. Sous suite de frais et dépens, elle conclut à la continuation du versement des prestations d'assurance. La Bâloise conclut au rejet du recours, tandis que la juridiction cantonale et l'Office fédéral de la santé publique ont renoncé à formuler des observations.