Sachverhalt: A. Gestützt auf einen Anzeigerapport der Kantonspolizei Zürich vom 27. September 2010 und die darin aufgeführten polizeilichen Ermittlungen, wozu unter anderem auch Ergebnisse des Einsatzes einer verdeckten Ermittlung gehörten, eröffnete die Staatsanwaltschaft Zürich-Limmat gegen X._ eine Strafuntersuchung wegen des Verdachts auf Kinderpornografie, evtl. Begehung von sexuellen Handlungen mit Kindern, evtl. auch Gewaltdarstellungen und strafbare Vorbereitungshandlungen zu einem Tötungsdelikt (Art. 135 StGB, Art. 187 StGB, Art. 197 Ziff. 3 StGB, Art. 260bis StGB). Mit Verfügung vom 8. Oktober 2010 versetzte das Haftgericht des Bezirks Zürich X._ auf Antrag der Staatsanwaltschaft in Untersuchungshaft. Am 22. Oktober 2010 stellte X._ ein Haftentlassungsgesuch. Mit Verfügung vom 25. November 2010 wies das Haftgericht dieses Gesuch ab und ordnete die Fortdauer der Untersuchungshaft bis zum 8. Januar 2011 an. Am 5. Januar 2011 stellte die Staatsanwaltschaft IV des Kantons Zürich, welche die Führung des Strafverfahrens unterdessen übernommen hatte, beim Zwangsmassnahmengericht des Bezirks Zürich ein Gesuch um Haftverlängerung um sechs Monate. Das Zwangsmassnahmengericht verfügte am 8. Januar 2011 die Fortsetzung der Untersuchungshaft bis zum 8. Juli 2011. Die von X._ am 20. Januar 2011 gegen diesen Entscheid erhobene Beschwerde wies das Obergericht des Kantons Zürich mit Beschluss vom 2. Februar 2011 ab. B. Mit Beschwerde in Strafsachen vom 4. März 2011 beantragt X._, den Beschluss des Obergerichts aufzuheben und ihn aus der Untersuchungshaft zu entlassen, allenfalls verbunden mit einer Pass- und Schriftensperre als Ersatzmassnahme. Des Weiteren sei ihm die unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung zu gewähren. Die Staatsanwaltschaft beantragt, die Beschwerde sei abzuweisen. Das Obergericht verzichtet auf eine Vernehmlassung. Der Beschwerdeführer verzichtet auf eine abschliessende Stellungnahme.